Масштаб энергии
8.1. Состояние вопроса
Масштаб энергии — количественное значение любого параметра энергии, принимаемого в качестве единичного, т. е. в численном значении — это относительное математико-физическое понятие. Для сконденсированной энергии масштабы аксиоматически приняты квантованными во всём, предположительно, бесконечно широком диапазоне численных значений квантов сконденсированной энергии. В новой энергетической концепции квантованность обусловлена разной скоростью протекания энергетических процессов, создаваемых ортогональными и неортогональными токами двух видов энергии в периоды инвариантных преобразований разнородных геометрических структур фрактала: « … ^ солитон ^ вихрь ^ со — литон ^ … ». Она обусловлена также разной скоростью движения однотипных элементарных структур энергии в близких, но разных в малом, геометрических масштабах. Любые масштабы, как и любые другие характеристические параметры энергии, вследствие изоморфности двух видов энергии могут быть приняты в качестве единичных. Затем выбранный единичный масштаб снова может быть экстраполирован в любой другой масштаб по предложенным нами аналитическим формулам взаимосвязи фундаментальных физических констант.
Геометрический масштаб солитона так же оказался параметром его энергии, который чисто методически отождествлен с физическим содержанием частоты преобразования двух видов энергии в солитоне и математическим содержанием производных энергии различных порядков как функции квантового вакуума, принимаемых в качестве единичных. Переменные масштабы пространства квантового вакуума рассматриваем как переменные параметры энергии. Применительно к понятию масштабов введено понятие диапазона масштабов. По физическому содержанию оно отождествлено с понятием модуляции волны высокой частоты волнами низких частот. Длинный цуг волны низкой частоты, в свою очередь, может быть модулирован ещё более низкой частотой другой волны. Смещение фаз во встречных волнах приводит к движению цугов волн, которое известно как «бегущая волна».
Математико-физической моделью одномерного движения энергии является последовательность численных значений её производных в бесконечно широком диапазоне геометрических масштабов. Анализируются они в бесконечно широком спектре частот волн, наложенных друг на друга: один масштаб — одно число, одна частота преобразования двух видов энергии, один период, одно соотношение плотностей двух видов энергии — неповторимые в других масштабах.
Встречные токи двух видов энергии одной (резонансной) частоты методически удобно рассматривать как стоячие волны, цуги которых могут двигаться в том или ином направлении, вследствие смещения фаз встречных волн, с единственно возможной максимальной, для данного масштаба цугов, скоростью, создавая «прошлое», «настоящее» и «будущее» материи-энергии. «Физическое восприятие» времени как проявления энергии создаётся численным значением производной энергии второго порадка, в разных масштабах различное. Разные скорости протекания физико-химических процессов рассматриваем как прямое указание на то, что ход времени «внутри процесса» иной, по сравнению с ходом времени, в котором находится наблюдатель. В новой энергетической концепции необходимо обсуждать разные масштабы времени, как обьгчные параметры энергии. Подобные утверждения раскроем в части 4.
Как мы уже отметили, физическая наука исторически пошла по пути использования различных систем измерений и единиц физических величин, определённых в одном из геометрических масштабов фиксируемого статического состояния энергии. При необходимости они обычно прямолинейно экстраполировались затем в другие масштабы, так же статические, путём простого умножения исходного масштаба на соответствующий коэффициент, поскольку «старая энергетическая концепция» опускает из внимания различия в плотностях и пропорциях двух видов энергии в разных масштабах. Применение логарифмических и др. переменных шкал в координатных системах лишь замаскировало наличие неразрешённых вопросов.
В новой энергетической концепции масштаб — это геометрический параметр энергии в системе множества взаимосвязанных параметров солитона или вихревой трубки, принятых в качестве единичных. Но они не могут быть рассмотрены в качестве единичных одновременно, т. к. в статике они несоизмеримы между собой ни по масштабам, ни по конфигурациям множества точек, из которых составлены, хотя количества значимых точек в них одинаково и всегда равно числу Авогадро. Эго можно рассматривать как разновидность конформного преобразования, поскольку суммарные количества двух видов энергии в преобразующихся солитоне и трубке сохраняются, хотя множества точек в каждом из них — это совершенно новые точки. Можно сказать, что в динамике геометрии солитона и трубки взаимно преобразуются друг в друга с точностью до изоморфизма (8, с. 224-225).
Допущение единственно возможной во всём Мироздании последовательности парных преобразований несчётного множества взаимосвязанных вихревых трубок и солитонов открывает путь к познанию квантового вакуума как детерминированную энергетическую сущность. Допущение основано на открытии Михайличенко и Льва бинарных свойств энергии (11, 22), соотношении Гончарова и открытии Тимофеева, которые рассмотрим в части 4.
Масштаб единичного солитона может иметь только целочисленное значение «математической единицы», которая одновременно является началом счёта в любой трёхмерной ортогональной координатной системе, в которой точка пересечения координатных осей-векторов не может быть определена с более высокой точностью, чем ±1. Масштабы других солитонов также могут иметь только целочисленные значения. Основания для такого утверждения мы изложим в главе 10. Применяемые в настоящей книге словосочетания «переменные масштабы», «разные масштабы», «переход к другим масштабам», «масштабная разнородность», «различия плотностей и пропорций в разных масштабах энергии» и др. имеют существенно иное математико-физическое содержание по сравнению с классическими представлениями масштабов. Рассмотрим два гипотетических стабильных солитона, разных по размерам, точнее с разной кривизной оболочек. Параметр одного из них может быть принят в качестве параметра единичного солитона или выражен через параметры другого солитона. Только при достаточно малых различиях масштабов параметры одного солитона могут быть линейно пересчитаны в параметры другого, полагая различия в кривизне оболочек «незначительными». Начиная с молекул и атомов химических элементов и далее в глубину квантового вакуума, радиусы кривизны солитонов существенно различны и убывают до бесконечно малых величин. Взаимосвязь между масштабами становится значимой и переменной — экспоненциальной.
В квантовом вакууме возникает проблема эталонов единиц физических величин. Сначала ответим на вопрос, почему эта проблема решена в макромасштабах промышленных процессов? Макропроцессы в промышленности. Земля и даже наблюдаемая часть Вселенной — это плоская часть «толстой» оболочки солитона- Вселенной, в которых масштаб энергии постоянен. Точнее, диапазон масштабов энергии, с которым обращается человек, достаточно мал, поэтому взаимосвязь между масштабами линейна. В общем случае эта проблема разрешается автоматически, т. к. согласно теоремам Ньютона, Айвори и Гивенталя пространство внутри любого солитона и даже в вихре однородно и может быть рассмотрено в одномерных моделях. Названные теоремы для анализа слишком малых фракталов энергии (с позиции больших масштабов) не пригодны, поскольку они не учитывают большие частоты преобразований двух видов энергии за «границами наблюдаемости».
Зачем нужны в инженерной практике такие маленькие величины сконденсированной энергии, учитывая, что её бесконечно малые плотности и бесконечно большие плотности несконденсированной энергии квантового вакуума с вещественным миром не взаимодействуют? Именно бесконечно малая плотность сконденсированной энергии инициирует индуцированное излучение квантовым вакуумом (конденсацию некоторой части бесконечно большой плотности несконденсиро — ванной энергии), которая при определённых условиях, конденсируясь, зажигает во Вселенной т. и. сверхновые (звёзды), когда лавинная конденсация, будучи всегда переменной по масштабам, «пересекает» широкий диапазон масштабов Вселенной. Лабораторные эксперименты даже с неядерными взрывными материалами уже подошли к той границе, когда исследователям необходимо задуматься о потенциальной возможности катастрофических последствий своих действий (9,40).
Допустимость игнорирования в старой концепции масштабной разнородности энергии объясняется тем, что в инженерной практике диапазоны масштабов энергии оказались постоянными, благодаря динамически равновесным состояниям преобразований двух видов энергии АЕгр<-+Ем, вследствие неразличимости высоких частот. Несконденсированная энергия Егр, имея вырожденные свойства, не наблюдаемая явно, вообще выпала из поля зрения ученых и инженеров как вид энергии.
В концепции двух видов энергии такое обращение с масштабами энергии допустимо только с осреднёнными параметрами динамически равновесного автоколебательного преобразования двух видов энергии или в «статике». На каждой достаточно малой частоте преобразований энергии при температуре рабочей среды ниже температуры Дебая можно и во многих случаях целесообразно прибегать к осреднению амплитуд гармонических (синусоидальных) изменений характеристических параметров. Несмотря на то, что, как правило, гипотетические амплитуды колеблющихся параметров несконденсированной энергии на высоких частотах многократно превосходят амплитуды суммарной сконденсированной энергии на низких частотах. Но они незначимы. Это объясняется тем, что осреднённые значения «высокочастотных амплитуд», характеризующие зарядовую асимметрию, т. е. сконденсированную энергию, несоизмеримо малы по сравнению с «низкочастотной зарядовой асимметрией»: чем ниже частота, тем больше зарядовая асимметрия, которая в предельных значениях проявляется как параметр материального объекта. Высокочастотные составляющие преобразования двух видов энергии в динамически равновесных на результат осреднения обычно практически не влияют, т. е. плотность энергии Ем на высоких частотах слишком мала, а плотность Егр хотя и велика, но вырождена. В систематизированном виде эти вопросы мы рассмотрим в части 4.
Малые плотности и количества Ем на высоких частотах «парируются» в технических системах всякого рода естественными и искусственными «нелинейностями» взаимосвязей с энергией (зазорами, большим временем релаксации (инерцией), большой массой, сжимаемостью материи и др.). Высокие частоты в общем случае «якобы ни на что не влияют», они как бы сливаются со значимыми низшими частотами, т. е. в качестве «естественного фильтра» для высокочастотных преобразований двух видов энергии работает сам материальный объект. Но и в этом случае высокие частоты всегда присутствуют во всех материальных объектах и всегда «готовы проявить себя» при повышении в них плотности энергии, но не путём медленного подвода (накачки) энергии Е в систему известными способами, а путём инициации лавинообразной конденсации Е на «спящих» высоких частотах.
Обычно колебания энергии происходят в широком диапазоне частот и носят стохастический характер, по крайней мере, в диапазоне высоких частот, поэтому в достаточно узком диапазоне частот выбираемых масштабов и в каждом из масштабов | Е’ | — Е’м = д—> 0 можно было бы пренебречь стохастическими колебаниями д. и для динамической системы, равновесной в целом. Вследствие всегда ненулевых значений плотности сконденсированной энергии и периодов колебания, «иррациональный остаток» д на больших частотах может быть необъяснимо значительным. Как правило, это необъяснимо в концепции одного вида энергии, но объяснимо в концепции двух видов энергии. В случае б—>0, в природе в неравновесных энергетических процессах, повсеместно реализуется другое соотношение двух видов энергии АЕ = е Ем. Человек и его технические системы, находясь в своем достаточно узком «антропоморфном диапазоне масштабов», по-прежнему «считают» объекты материи-энергии, как 1, 2, 3 … а «природа берет логарифм» е°, е ё1, е3 … (6, с. 216). Иначе говоря, природа так же «игнорирует» высокие частоты, но с задержкой. Это то, что мы назвали отрицательной обратной связью: большие значения параметров сконденсированной энергии (плотность, масса) «рано или поздно» «тушат» все лавинные процессы конденсации, переводя систему в новое динамическое равновесие.