Ф. А. Гареев Нет сомнения, что закон сохранения энергии играет в физике, химии, биологии и т д. уникальную роль, которая не свойственна другим интегралам движения. Причина этого факта заключается в том, что энерги




НазваниеФ. А. Гареев Нет сомнения, что закон сохранения энергии играет в физике, химии, биологии и т д. уникальную роль, которая не свойственна другим интегралам движения. Причина этого факта заключается в том, что энерги
страница1/9
Дата30.08.2012
Размер0.92 Mb.
ТипЗакон
  1   2   3   4   5   6   7   8   9
Парапсихология и психофизика. - 2000. - №1. - С.22-57.


Универсальность принципа синхронизации Гюйгенса и Гармония в Природе


Ф.А.Гареев


Нет сомнения, что закон сохранения энергии играет в физике, химии, биологии и т.д. уникальную роль, которая не свойственна другим интегралам движения. Причина этого факта заключается в том, что энергия системы зависит только локально от потенциала взаимодействия и не существует других интегралов движения с этим свойством, не зависящих от энергии функционально. Могут существовать другие интегралы движения, математически хорошо определенные, однако проблема их нахождения в большинстве случаев эквивалентна проблеме интегрирования уравнений движения системы. В этом смысле только интеграл энергии универсален и чрезвычайно полезен во всех случаях, потому что он известен a priori без полного интегрирования системы и он один остается неизменным в его функциональной форме в любой области пространства, в которой происходит движение системы. Представляется, что в выше указанном смысле может оказаться универсальным и второй закон Кеплера (в конце 1601 г. Иоганн Кеплер выводит закон, называемый "законом площадей" или "вторым законом Кеплера": радиус-вектор планеты за одинаковые промежутки времени описывает равные площади. До сих пор неизвестно, как ему удалось без необходимого математического аппарата вывести правильное соотношение.) Это действительно имеет место [1]-[8], так что закон сохранения энергии (в релятивистском случае закон сохранения энергии-импульса) и классический второй закон Кеплера (закон сохранения секториальных скоростей) в сочетании с соответствующим вариационным принципом описывают многие свойства микро-, мезо-, макро- и мегасистем. Такое утверждение кажется парадоксальным. Существует общепринятая точка зрения, что произошла окончательная полная победа квантовой механики над классической в начале века и эта победа навсегда затмила классические подходы при описании микромира. Однако приходится признать, что все же полного отказа от классики не произошло и не могло произойти.

В этой работе мы ограничимся рассмотрением в основном только регулярных, повторяющихся и периодических движений систем. Это означает, что траектории регулярных движений стабильны относительно малых вариаций начальных условий. Следовательно, движения таких систем предсказуемы. Если же траектории движений систем не стабильны по отношению к малым изменениям начальных условий, то такое движение называется хаотическим. Поскольку концепция траектории в фазовом пространстве не применима в квантовой механике, то трудно внести понятие квантовой хаос, и этот вопрос до сих пор открыт для дискуссий.

К большому сожалению, в школе и институтах мы получаем такое образование, которое внушает нам образ науки как незыблемой, неизменной и абсолютной истины. Стало традицией, что при этом не указывают на нерешенные в прошлом проблемы, не обсуждают или даже скрывают существующие противоречия в современной науке.

Кажется парадоксальным тот факт, что развитие науки означает специализацию и дифференциацию. Мы наблюдаем интенсивное развитие квантовой теории и ее поразительное проникновение во многие области науки и техники. Идеи и методы квантовой теории нашли широкое применение в атомной, молекулярной и ядерной физике, физике элементарных частиц, биофизике, астрофизике, радиофизике, химической физике, физике твердого тела, теории информации и т.д. В результате такой дифференциации науки появились многочисленные журналы со своей специфической терминологией и методологией, что приводит к известной разобщенности. По-видимому, такое разветвление и разобщенность необходимы и неизбежны и, кажется c первого взгляда, неопасны. Действительно, наличие связей между различными отраслями и направлениями науки все еще сохраняется, ибо они базируются на общности единства физических законов, принципов и методов. Давнишнее традиционное стремление физиков создать всеобщую теорию (в английском языке в статьях для широкого круга читателей употребляется термин "theory of everything" [9]) сейчас подкрепляется впечатляющими успехами в попытках создать единую теорию слабых, сильных, электромагнитных и гравитационных взаимодействий (Великое объединение, Суперобъединение, см., например, [10]). Наметившийся кризис финансирования в ядерной физике и физике высоких энергий также играет свою объединяющую роль, заставляя профессионалов из указанных областей физики перемещаться в смежные области науки. Однако, глубокая специализация, повсеместное применение компьютеров и рейтинговая оценка по числу публикаций в престижных специализированных журналах итогов деятельности ученых в конечном счете приводят к невежеству: профессионалы из разных областей естествознания не в состоянии понять друг друга, да и не очень заинтересованы в этом. Мы считаем, что расчетливая и экономная Природа построена на простых принципах, одинаковых для микро- и макросистем. В этой статье мы приведем результаты сравнительных систематических исследований многих микро- и макросистем с целью установления общих свойств в этих системах.

Общие соображения

Стало традицией делить физику на микро- и макрофизику. Микросистему обычно определяют как область действия квантовых законов, в то время как макромир описывается классическими закономерностями. Однако возможны и другие определения. Например, В.Л.Гинзбург относит к макрофизике атомную и ядерную физику [10]. Очевидно, что любое определение микро- и макрофизики должно быть рассмотрено как историческая категория. Действительно, до изобретения микроскопа считалось микрофизикой все невидимое человеческим глазом, позже микроскопическими стали считать невидимое в микроскопе. Следовательно, в любом определении микрофизики молчаливо предполагается, что объектами изучения в микрофизике являются невидимые "фундаментальные" кирпичики мироздания и законы управления этими кирпичиками, причем эти законы могут отличаться от законов макрофизики.

Мы видим, что на самом деле нет четкой границы между микро- и макромиром, проведение такой границы зависит от уровня наших знаний, и граница все время изменяется. Условность любого разделения физики на микро- и макрофизику очевидна хотя бы из того факта, что классические законы физики с успехом применяются при исследовании столкновений ядер, молекул и элементарных частиц. Более того, квантование и возникновение замкнутых орбит (стоячих волн) не являются привилегией только микросистем, а являются основными законами природы, ответственными за образование многих стабильных систем в микро- и макромире.

Еще Нильс Бор отмечал (см.[11], стр. 100-101, а также [12]), что построение квантовой теории бессмысленно, если ее результаты не могут быть выражены на языке классической физики, которым мы описываем наши наблюдения. Таким образом, при рассмотрении квантово-механического процесса измерения мы должны переходить от кванто-механического к классическому описанию. От себя добавим, при этом остается неясным вопрос, на каком этапе описания полученных результатов нужно совершить такой переход, поскольку квантовые эффекты измеряются макроприборами.

Научный опыт исследования направлен на определение регулярных, повторяющихся событий. Естественно, редкие или уникальные события во внимание не принимаются. Мы разделяем подозрение древних, что удивительное многообразие Природы может быть обусловлено относительно простыми законами и что на простых принципах построены сложнейшие системы живой и неживой материи, микро- и макросистемы. Какие это законы ?

Мы знаем, что многие сложные стабильные системы составлены из совокупностей все менее и менее сложных подсистем: Вселенная Галактики Солнечная система Спутники планет ...твердые тела металлические кластеры молекулы атомы ядра элементарные частицы и кварки. А что же дальше ? Следует задать вопрос, есть ли нечто общее между вышеперечисленными системами. Во всех этих системах наблюдаются колебательные и вращательные движения систем и подсистем, так что вращения и колебания характерны для любых микро- и макрообъектов. Далее, траектории Редже наблюдаются как в микромире, так и макромире [13]. И наконец, укажем на удивительное подобие спектров водородоподобных атомов и планет (и их спутников) в Солнечной системе. Одно из другого может быть получено масштабным преобразованием () [3,14]. Другими словами, сложнейшие системы являются совокупностью движущихся подсистем вне зависимости от размеров рассматриваемых объектов, причем свойства различных подсистем и самой системы самоподобны. Например, угловые моменты и скорости орбит планет в Солнечной системе и спутников планет самоподобны.

Кажется очевидным, что законы сохранения энергии-импульса и второго закона Кеплера могут считаться всеобщими законами Природы для периодических движений. В любом случае пока не замечено случаев их нарушения во всех областях науки и техники.

Однако вращения и колебания требуют определенной затраты энергии - импульса и углового момента и естественно возникает вопрос, откуда восполняются все эти затраты ? Известно, что каждая бегущая волна несет соответствующий импульс, угловой момент и энергию, однако среднее значение импульса, углового момента и энергии стоячей волны равны нулю.

Поэтому мы выдвигаем простую рабочую гипотезу: возникновением стоячих волн (или "замкнутых орбит") обусловлена стабильность многих систем. В частности, физическая сущность резонансов связанных состояний элементарных частиц должна имеет такую же природу, что и связанные состояния атомов и ядер. Если это так, то должно быть что-то общее наблюдаемое в эксперименте между резонансными и связанными состояниями. Кажется естественным предположение, что законы сохранения энергии-импульса и второго закона Кеплера ответственны за образование связанных и резонансных состояний.

Соответствие выдвигаемых гипотез физической природе явлений всегда приводило к тому, что долго обсуждаемые и непонятные в корне процессы в конечном итоге описывались точно беспараметрическими формулами. С другой стороны, новые гипотезы не отрицали общепризнанных классических достижений, а наоборот, основывались на старых результатах и имели предсказательную силу. Как пример, можно указать гипотезы Менделеева, Рэлея, Планка и Бора.

Чем объяснить успех Д.И.Менделеева, Планка и Бора ? Успех сопутствовал Д.И. Менделееву потому, что ему удалось выделить нечто общее и свободному простому телу, и всем его соединениям, а именно, атомный вес. Гипотезы Планка и Бора основывались на квантовании, или, другими словами, принципе резонатора. В теории звука Рэлея принцип резонатора также играл не последнюю роль. А что же является общим для излучения черного тела, фотоэффекта, комптоновского рассеяния, атомов, ядер, молекул, твердого тела, элементарных частиц,...? Мы стартовали с гипотезы, что общим для всех иерархических систем являются законы сохранения энергии-импульса и секториальных скоростей, а также принцип резонатора для стоячих волн любой физической природы.

По-видимому, В.Вайскопф [15] был первым, пытавшимся с единой точки зрения рассмотреть три спектроскопии, по его терминологии: атомную, ядерную и субъядерную (кварковую) спектроскопии. Он обратил внимание на то, что как только отыскивается спектроскопия высшего порядка, то добавляется новый вид симметрии. Атомные спектры имеют симметрию вращения, ядерные спектры вводят симметрию изотопии, а субъядерные спектры добавляют -симметрию. От себя добавим, появление нового вида симметрии очень часто означает кардинальное изменение свойств изучаемого объекта. Например, нейтрон в свободном состоянии распадается на протон, электрон и нейтрино, однако в ядре он стабилен. Появление нового вида симметрии есть результат появления нового инварианта. Так, симметрия изотопии приводит к сохранению изоспина. Другими словами, сохранение изоспина есть результат зарядовой независимости сильных взаимодействий. Следует подчеркнуть, что появление нового вида симметрии, тем не менее, не означает нарушение старого типа симметрии. Сейчас мы уверенно можем утверждать, что во всех трех спектрах наблюдаются вращательные и колебательные состояния, отличающиеся по энергии только масштабными преобразованиями, если не обращать внимание на тонкие детали этих спектров.

В результате систематического исследования распределения масс адронов, массы которых измерены с высокой точностью, мы приходим к выводу, что в формировании и распаде адронов фундаментальную роль играет геометрическое квантование асимптотического импульса и массы вне зависимости от вида взаимодействия между частицами, входящими в состав адронов или кластеров. Все известные адроны и лептоны подчиняются этим правилам, и мы не смогли найти ни одного примера, который противоречил бы этим правилам. Парадоксально, но сложнейшие кластеры образуются на основе простейшего принципа: соизмеримости отношений соответствующих комптоновских и дебройлевских длин волн в подсистемах, входящих в состав кластера, а также между подсистемами. Таким образом достигается самосогласование движений различных частиц в кластерах.

В нашей модели не используется весь аппарат современной квантовой теории. В модели нет ни гамильтониана, ни операторов и т.д. Мы упростили задачу настолько, насколько это возможно было без потери физической сущности явления. При этом мы стремились опираться на общефизические и общепризнанные принципы (теория размерностей и самоподобия, принципы соответствия и аналогий). Для нас определяющим было понятие грубых систем и для описания свойств таких систем нужно было определить, какие их свойства являются характерными. Для этого мы провели систематический сравнительный анализ (только часть из него представлен в этой статье и в наших публикациях [1-8]) доступных нам микро- и макросистем волновой природы. Вопрос ставился нестандартным образом, а именно: можно ли в условиях ограниченной информации о свойствах таких систем попытаться описать, хотя бы некоторые из них, на основе первых принципов без привлечения каких-либо подгоночных параметров. Для адронов имеются обширные экспериментальные данные по их массовым распределениям, по составу продуктов распада и их импульсам относительного движения, но отсутствует единое и общепринятое физическим сообществом понимание и описание этих данных. Поэтому для начала мы хотели понять, какие физические принципы (законы) ответственны за гросс-структуру массового распределения адронных резонансов.

Закон сохранения энергии-импульса мы применяли в виде [1], характерном для физики высоких энергий. Вторым законом, общим для всех изолированных систем, является закон сохранения секториальных скоростей (второй закон Кеплера). Следовательно, подход с самого начала сформулирован таким образом, чтобы он был в состоянии описать массы адронных резонансов и импульсы относительного движения продуктов распада резонансов. В этом смысле наш поход напоминает программу Гейзенберга по развитию теории сильновзаимодействующих частиц, опирающуюся на -матрицу (дальнейшее развитие этой программы см. в [16]). Мы хотели с самого начала установить феноменологическую беспараметрическую формулу для распределения масс резонансов элементарных частиц, аналогичную формуле Бальмера, содержащую только наблюдаемые величины. Полученные результаты превзошли наши ожидания. Удалось установить траектории Редже не только для микросистем, какими являются резонансы элементарных частиц, но также и для макросистем - астрофизических тел.

Мы пришли к заключению, что
  1   2   3   4   5   6   7   8   9

Похожие:

Ф. А. Гареев Нет сомнения, что закон сохранения энергии играет в физике, химии, биологии и т д. уникальную роль, которая не свойственна другим интегралам движения. Причина этого факта заключается в том, что энерги icon§ Типология систем
Наиболее существенная причина этого заключается в том, что конкретных разновидностей систем очень много. Большинство существующих...
Ф. А. Гареев Нет сомнения, что закон сохранения энергии играет в физике, химии, биологии и т д. уникальную роль, которая не свойственна другим интегралам движения. Причина этого факта заключается в том, что энерги iconКонспект урока по теме: «Закон сохранения и превращения энергии в механических и тепловых процессах»
Цель урока: осознать закон сохранения энергии, наблюдать переход энергии от одного тела к другому
Ф. А. Гареев Нет сомнения, что закон сохранения энергии играет в физике, химии, биологии и т д. уникальную роль, которая не свойственна другим интегралам движения. Причина этого факта заключается в том, что энерги iconРеферат по физике на тему: “Атомное ядро”
Изучение атомного ядра вынуждает заниматься элементарными частицами. Причина этого ясна: в ядрах атомов частиц так мало, что свойства...
Ф. А. Гареев Нет сомнения, что закон сохранения энергии играет в физике, химии, биологии и т д. уникальную роль, которая не свойственна другим интегралам движения. Причина этого факта заключается в том, что энерги iconТема: «Закон сохранения механической энергии»
Раскрытие учащимися, в ходе урока, смысла закона сохранения энергии, получение сведений о границах его применимости, приобретение...
Ф. А. Гареев Нет сомнения, что закон сохранения энергии играет в физике, химии, биологии и т д. уникальную роль, которая не свойственна другим интегралам движения. Причина этого факта заключается в том, что энерги iconЗакон октавы и золотого сечения в синхронизации стабильных эндогенных биоритмов как основа структурно-резонансной терапии
Элементарные частицы материи суть вихри силового поля, сгустки его энергии. Из непреложного факта, что любое материальное тело состоит...
Ф. А. Гареев Нет сомнения, что закон сохранения энергии играет в физике, химии, биологии и т д. уникальную роль, которая не свойственна другим интегралам движения. Причина этого факта заключается в том, что энерги iconРеферат по теме "Подросток и закон"
Какую же роль играет право в жизни человека и общества? В современном обществе идут споры о том, каким же должно быть правовое государство,...
Ф. А. Гареев Нет сомнения, что закон сохранения энергии играет в физике, химии, биологии и т д. уникальную роль, которая не свойственна другим интегралам движения. Причина этого факта заключается в том, что энерги iconЛокальных войн достаточно новая для русской литературы. Крупных монографических исследований в этой области сегодня нет. В этом и заключается
Новизна темы, как и всей нашей работы в целом, заключается в том, что выбранные нами тексты не были подвергнуты ранее какому-либо...
Ф. А. Гареев Нет сомнения, что закон сохранения энергии играет в физике, химии, биологии и т д. уникальную роль, которая не свойственна другим интегралам движения. Причина этого факта заключается в том, что энерги iconКритерии безопасности управления автомобилями
Бдд. Значение повышения качества подготовки водителей заключается в том, что в этот период закладывается понимание того, …«что такое...
Ф. А. Гареев Нет сомнения, что закон сохранения энергии играет в физике, химии, биологии и т д. уникальную роль, которая не свойственна другим интегралам движения. Причина этого факта заключается в том, что энерги iconСамостоятельная работа №9 закон сохранения энергии
Мяч брошен вертикально вверх. Считая, что сопротивлением воздуха можно пренебречь, выберите правильное утвер­ждение
Ф. А. Гареев Нет сомнения, что закон сохранения энергии играет в физике, химии, биологии и т д. уникальную роль, которая не свойственна другим интегралам движения. Причина этого факта заключается в том, что энерги iconИспользование информационно-коммуникационных технологий на уроках биологии учителем моу сош №29 г. Георгиевска Игнатьевой Е. С
В методической литературе многократно подчеркивается, что на современном этапе все человечество находится в состоянии перехода к...
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница