Классическая физика: самоорганизующиеся системы и микромир
Категория реферата: Рефераты по науке и технике
Теги реферата: скачать реферат человек, реферат витамины
Добавил(а) на сайт: Аврам.
Предыдущая страница реферата | 1 2 3 4 5 6 7 8 9 | Следующая страница реферата
Так природа создаёт из простейших элементов, способных лишь содержать колебания, бесконечное разнообразие сложнейших многоуровневых систем – предметов природы. Всюду в ней самоорганизация и нет в ней ничего мертвого.
Вот такую первичную картину микромира в телах описывает Вам классическая физика. Картина получается достаточно складной. Ничто в ней не противоречит каким-либо фактам или законам природы, нет ни надуманных полей, ни гипотез, ни постулатов, ни даже натяжек – есть рядовое решение технической задачи. Будь здесь серьезная ошибка, не сложилась бы наша мозаика в такую сложную комплексную картину. Наверное, на дальнейшем пути мы встретим и противоречия, и несоответствия фактам. Но все трудности преодолимы, как преодолимыми оказались тупики, стоявшие перед нами почти век.
Несмотря на то, что здесь нет формальных доказательств, уже нельзя просто “отбросить” описанную картину. Чтобы вновь утвердить поля иной природы теперь, мало найти недостатки в этом изложении. Поля иной природы останутся фантастикой до тех пор, пока не исчерпаны все возможности полей реальных, известных практике. Для повторного утверждения полей иной природы в качестве научной истины придется доказать, что реальных недостаточно, до конца изучив возможности динамических полей. А это требует очень высокой квалификации и очень большого труда, да и просто невозможно - чудес не бывает.
Автор не ответил на многие тысячи вопросов. Но это вовсе не значит, что “классическая физика не способна объяснить…”.
Заметим, что сложили здесь одну из картин сугубо электромагнитного мира. Пишут, что кто-то когда-то пытался создать электромагнитную модель мироздания, но теория пришла к внутренним противоречиям. Конечно, плохие теории всегда таковы. Мы пользуемся теорией проверенной, новых не выдумываем, противоречий пока не видим, поэтому можем заглянуть дальше.
Бесспорно, вблизи элементов микромира электромагнитные поля такие плотные, каких нет в макромире, разве что у шаровой молнии. Мы не знаем, что находится ближе к центру этих полей. Может быть, поля еще более плотные? Однако то, что там спрятано, несомненно имеет какие-то электромагнитные свойства, весьма отличные от свойств вакуума. Может быть, эти свойства и принадлежат плотным полям как достаточно плотной материи, а всё прочее, что там может находиться, не имеет значения? Да и зачем тогда оно?
Шаровые молнии, как их описывают, иногда выглядят чёрными шарами. Ионизированный воздух черным не бывает. Значит, поглощают свет сами плотные поля, т.е., подобно материалам, они имеют электромагнитные свойства, влияют на другие поля - значит нелинейны, и даже могут преобразовывать энергию света во что-то иное. Нелинейность можно просто придумать для того, чтобы попробовать моделировать элементы микромира нелинейными динамическими полями. Для нелинейных полей естественны какие-то дискретные ряды устойчивых форм и уровней энергии, а также способность к разнообразным колебаниям вокруг устойчивых форм, т.е. способность быть сложными колебательными системами, годными для построения самоорганизующихся моделей. Из того следует, что нужно искать электромагнитные свойства плотных полей, которыми, может быть, и исчерпываются свойства частиц микромира. Вот когда их изучим, тогда и будем знать, до какой глубины верна электромагнитная модель мироздания.
Пока же будем просто верить, что наш Создатель, как конструктор высшего класса, сделал всё из одного материала и по единому закону. Ему и будем следовать. Разные материалы: вещество, разные поля, разные частицы, множество разных сил, физический вакуум со сложной геометрией пространства, разные законы, – класс человеческий, не высший. Это не истина.
Движение и реорганизация упругих систем
Мы не знаем, что происходит внутри естественных тел и происходит ли что-нибудь, когда они претерпевают ускорения и приводятся в движение, т.к. слабо знаем, как они устроены. Искусственные тела дают нам возможность это выяснить. Оказывается, изменения скорости тел невозможны без некоторой внутренней их реорганизации. Рассматривая их движение, мы откроем здесь некоторые принципиально важные свойства, присущие любому объемному телу или процессу. Эти свойства являются следствием всеобщей и неизбежной причины: ограниченности скорости полей или сигналов, объединяющих тело, процесс или их оба в единый и цельный объект. Потому и сами свойства носят всеобщий и неизбежный характер.
При первой же попытке представить себе как движутся тела, построенные подобно твердому телу - из каких-нибудь дискретных элементов, занимающих устойчивые положения или потенциальные ямы в каком-нибудь поле, обнаруживается неожиданная проблема. Дело в том, что потенциальная яма, в которой находится элемент, в любом случае образована полями, излученными другими элементами из других мест чуть раньше и прошедшими некоторый путь. Поля движутся с конечной скоростью, поэтому, если тело привести в движение (например, все его элементы сразу), потенциальные ямы начнут двигаться с некоторым запаздыванием и будут отставать от элементов; они образуются там, где элементы были в момент излучения поля и откуда уже ушли. Элементы попадают "на склоны ям", и появляются силы, останавливающие движение. Движения по инерции не получается. Какими бы ни были поля и силы, создающие целостность тела, эта проблема остается как неизбежное следствие самой целостности и ограниченности скорости полей.
Чтобы привести, например, все три диполя на рисунке 1 в совместное движение вправо или влево, нужно приложить к ним силы, выводящие диполи из устойчивых положений. Система будет двигаться лишь до тех пор, пока ее движут внешние силы. Поля будут всегда отставать от диполей, и будут действовать силы, движущие диполи назад к устойчивым положениям. Действие этих сил не прекратится, пока что-то не изменится, и элементы не будут двигаться в "ямах". Что же должно измениться, как и почему? Чтобы эти силы не возникали вовсе, нужно, чтобы потенциальные ямы заранее, еще до начала движения, излучались туда, где окажутся элементы, когда поля дойдут от своих источников до "ям". Если же изменения начнутся после начала движения (что и происходит в системах), то эти силы будут действовать при ускорениях, выступая как силы инерции.
Пока поля и силы, создающие целостность тел, оставались в тумане, эта проблема не возникала. Теперь же, отмахнувшись от нее, мы не получим стройной картины движения, а обратив на нее внимание, попадаем в трудное положение. Ведь инерция считается фундаментальным свойством материи, а мы видим какую-то инерцию вместе с ее причиной. И избавиться от нее не можем. Это та же самая инерция или какая-то вторая? Мы заниматься этим не будем, но отметим: классическая физика подошла к вопросу о происхождении инерции масс. Рассмотрим это явление с другой целью и на совсем ином примере, попроще.
Пусть два автоматических подвижных объекта поддерживают расстояние между собой следующим способом. Действуя каждый по своим часам, они одновременно излучают периодические импульсы звука и, находясь на заданном (устойчивом) расстоянии, принимают их друг от друга точно в тот момент, когда излучают очередной импульс. Запаздывание сигнала к этому моменту означает, что расстояние велико, и объект движется, сокращая расстояние. При опережении - увеличивает расстояние.
Если эту пару привести в совместное движение, то задний в движении объект будет принимать сигналы с опережением, т.к. движется навстречу звуку, и будет тормозить, пытаясь увеличить расстояние. Передний же объект будет получать сигналы с запаздыванием и тоже тормозить, пытаясь сократить расстояние. Объекты остановятся. Система не может двигаться по инерции. Система иная, но явление то же и та же причина: конечная скорость сигналов и целостность системы.
Чтобы пара двигалась, нужно сдвинуть часы переднего объекта назад или заднего - вперед на некоторый временной интервал, так, чтобы компенсировать разность во времени хода сигналов вперед и назад при данной скорости. Точнее: сдвинуть во времени текущие в объектах процессы (приема-передачи и обработки сигналов). Тогда объекты будут поддерживать эту скорость и препятствовать ее изменению. Расстояние же между ними уменьшится так, чтобы сигналы снова проходили его взад-вперед за тот же период, несмотря на движение. Если скорость звука в воздухе равна "с", скорость объектов относительно воздуха - "v", то скорость сигнала относительно объектов будет равной в одну сторону c-v, в другую c+v, а средняя скорость сигнала на всем пути окажется равной c(1 - v2/с2), потому расстояние между объектами тоже уменьшится пропорционально величине 1 - v2/с2. При движении в направлении, перпендикулярном расстоянию, размеры уменьшатся как корень квадратный из этой величины.
Итак, движение здесь сокращает размеры системы, а ее устойчивая скорость определяется временным интервалом. Заметим, что, не зная, какова скорость объектов относительно среды, несущей звуковой сигнал, мы не сможем определить, как изменяется расстояние между ними. Поэтому, избегая такой неопределенности в дальнейшем, будем полагать, что все наши объекты погружены в какую-либо среду (газообразную, жидкую), которая и служит проводником электромагнитных или звуковых волн или сигналов. Кроме того, рассматривая движение электромагнитных объектов в средах, мы избегаем столкновения с теорией относительности, которая на движение в средах не распространяется.
Те же изменения будут происходить и в искусственных телах - самоорганизующихся системах. Например, в системе из генераторов. Если поместить такую систему в электромагнитную среду и привести среду в движение, то движение среды будет сносить поля и образуемые ими устойчивые положения в сторону своего движения, и элементы окажутся вне устойчивых положений. Возникнут силы, увлекающие систему вслед за средой и противодействующие их относительному движению. Здесь тоже, чтобы этих сил не стало, нужно сдвинуть во времени колебательные процессы, текущие в генераторах.
Чтобы говорить здесь о времени, мысленно сделаем так: подключим к генераторам электронные счетчики колебаний и выведем результаты счета – целые числа колебаний и их дробные доли - на часовые табло. Получатся обычные электронные часы, но связанные в единую систему, т.к. генераторы входят в синхронизм самопроизвольно, подстраиваются друг к другу; то же происходит и с часами.
Пусть часы при неподвижной системе показывают одинаково. Через некоторое время после начала движения установится новый синхронизм, появятся разности фаз колебаний. Приведя в движение среду, будем говорить о движении системы относительно среды. Поля, которые и служат сигналами синхронизации генераторов, движутся назад (относительно системы) быстрее, чем вперед, поэтому колебания в генераторах, передних в движении, отстанут во времени и по фазам от колебаний в задних генераторах, что мы и увидим на часах. Мы увидим временные интервалы между локальными колебательными процессами в виде разностей в показаниях часов. Установятся временные интервалы, точно соответствующие скорости движения. Каждый последующий в движении процесс опережает предыдущего на некоторый временной интервал.
Когда временные интервалы соответствуют скорости, силы противодействия исчезают. Размеры систем тоже изменяются, уменьшаясь с увеличением скорости, поскольку уменьшается средняя скорость электромагнитного поля в промежутках между элементами, уменьшаются длины стоячих волн и расстояния между элементами. После этого потенциальные ямы излучаются точно туда, где проходят движущиеся элементы, система движется по инерции, и силы противодействия не возникают.
Тройка диполей, показанная на рис.1, при движении вправо по инерции будет выглядеть, как показано на рис.2. Здесь диполь 3 (задний) опережает в своем вращении диполя 2. Его отрицательный заряд уже был вверху некоторое время назад, когда показанный на рисунке фрагмент волны проходил через него. Диполь 1 (передний) отстает в своем вращении. Его отрицательный заряд окажется вверху тогда, когда через него будет проходить волна, излученная диполем 2 и показанная на рисунке. Диполи 1 и 3 и в этом положении параллельны полю, но оно не параллельно плоскости рисунка и потому не показано. Таким образом, все три диполя движутся, оставаясь в устойчивых положениях. Но при ускорениях они не могут мгновенно повернуться относительно друг друга. Для этого нужно двигать систему некоторое время, преодолевая силы устойчивости.
..
Ели бы все отрицательные заряды были здесь в верхнем положении, то на диполи 1 и 3 действовали бы силы, движущие их назад - в те участки поля, что показаны на рисунке. А их излучения оказались бы слева от диполя 2 - сзади, и на него тоже действовали бы такие силы. Кроме того, действовали бы силы, стремящиеся довернуть диполи в положения, показанные на рисунке 2. До тех пор, пока не сформируются временные интервалы, т.е. пока диполи не повернутся относительно друг друга, силы противодействия не исчезнут, и система не будет двигаться по инерции.
Системе диполей на рис.2 сопоставлена система часов, стрелки которых вращаются как бы вместе с диполями. Разность хода часов показывает временной интервал - относительное опережение или запаздывание местных процессов вращения и излучения. Изображая элементы (точнее: процессы в них) в виде часов в системе координат, можно одним значком показать и текущую фазу процесса, и его координаты. Так и сделаем потом.
Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: контрольная по русскому языку, діяльність реферат.
Предыдущая страница реферата | 1 2 3 4 5 6 7 8 9 | Следующая страница реферата