АСИММЕТРИЯ (физика аватаров, ч. 3 из 5)

Очередной эпизод цикла «Здесь, там и повсюду» – с третьим из базовых принципов иной физики. Точнее, начало рассказа об Асимметрии Раздвоения и о богатом разнообразии проявлений этого универсального принципа в природе. Предыдущие части см. в «Навигаторе ЗТП».

 

# 0: НЕЧТО ИЗ НИЧЕГО

Современную физику принято рассматривать как науку о симметриях в природе. Некоторые из авторитетных светил даже склонны провозглашать, что Симметрии – это, собственно, и есть суть подлинно научной картины мира.

При этом все знают, что отсутствие симметрии – то есть несимметричность или А-симметрия – встречается вокруг нас сплошь и рядом. Однако данное свойство считается не столь фундаментальным и куда менее существенным для понимания тайн устройства вселенной. [SB]

На самом деле это не так.

Повсюду, где человек сталкивается с симметричностью в свойствах объектов или с симметриями физических законов, всегда и непременно присутствует также и их противоположность. Наличие асимметрий принципиально необходимо для того, чтобы в картине происходило движение.

Любая реальная система в природе всегда наполнена движением. Если же физическая наука максимум внимания уделяет симметриям, игнорируя обязательные асимметрии, то такая научная картина мира рисует нам то, чего в природе нет. Формулируя более аккуратно, симметрии тут есть, конечно же, вот только живет и развивается всё это хозяйство благодаря Асимметриям. В корне иначе, можно сказать, нежели представляется нынешней теоретической физике…

0.1_Природа мертвая и Природа Живая

 

Понять ту принципиальную разницу, что отличает традиционную научную картину от физики аватаров, в общем совсем несложно. Достаточно лишь иметь представление о том, в чем заключается суть различия между натюрмортом и кинолентой про жизнь природы.

Более того, ключ к пониманию разницы выявляется уже при дословном восприятии собственно термина «натюр-морт» – «природа мертвая». Сколь бы прекрасными ни были работы художников или фотографов в этом жанре, их снимки обречены всегда оставаться неподвижными и мертвыми. Красота зафиксированных на снимках симметрий дает представление о совершенстве и гармонии природы, однако это всегда НЕ ТО, что происходит на самом деле.

Киноленты о жизни природы, с другой стороны, дают куда более адекватное представление о происходящем. Причем не только о собственно процессах движения, наполняющих мир. Также кино помогает заметить, что очень многие из этих природных процессов – происходящих без всякого участия человека – наполнены глубоким смыслом и далеко не бесцельны.

Иначе говоря, внимательный взгляд на физику вполне известную, но с фокусировкой на асимметриях в основе всякого движения, помогает увидеть существенно другую картину.

Такую картину природы, которая всюду наполнена не только жизнью, но и разумом…

 

0.2_Физика как лингвистика

 

Среди ученых весьма давно было подмечено, сколь важным для успеха фактором является выбор продуманной или просто удачной терминологии. Потому что правильно выбранные термины – как и правильно поставленные вопросы – это и сами по себе существенные компоненты для получения правильных ответов. Ну а термины неудачные, соответственно, – это серьезнейшие препятствия для исследований даже на очевидно верных направлениях.

О тех в высшей степени неудачных образцах терминологии, что уже получили широкое хождение в науке, имеет смысл говорить там, где они понадобятся непосредственно в контексте. Здесь же разговор пойдет о таких словах, которых пока что в научном лексиконе нет в принципе.

В нынешней традиционной физике имеется богато и глубоко развитая концепция элементарных частиц в основах устройства материи. Но нет, однако, вообще никакой терминологии для элементарных «частиц жизни» и «частиц разума». Просто по той причине, что в основах Природы – её материи, пространства и времени – наука пока что не видит ни признаков жизни, ни разума тем более. А видит одни лишь только математические симметрии – красивые и бессмысленные.

В физике же аватаров реальность выстроена на основе неразрывного Единства всех аспектов природы. То есть здесь один и тот же базовый элемент работает как универсальный «генератор реальности», порождающий всё. И частицы материи, и формируемую ими ткань пространства, и фибры материального отсчета времени, и пространственные структуры сознания на их основе.

В одной из своих проекций этот генератор реальности выглядит как элементарная частица материи – то есть уже известная нам пара электрон/протон. В проекции другой – как элементарная частица жизни, которую можно назвать «дживан». В проекции третьей – как элементарная частица разума или «атман».

Откуда взялись такие названия? И можно ли считать этот выбор правильным или хотя бы удачным?

Названия появились из древнего санскрита, языка священных у индуистов текстов, известных как Веды или «Знание». Санскрит имеет множество общих корней с другими языками обширной индо-европейской группы. В частности, и с языком русским, что видно уже по старинному слову «ведать», то есть «знать».

Согласно символизму Вед, в скрытых глубинах нашего сознания живут «две птицы», олицетворяющие вечную и божественную сущность человека. Одна из птиц именуется Джива, птицу другую называют Атман. [JA]

Основой слова Джива является санскритский корень «джив» – дышать. В русском языке этот же корень легко увидеть в слове «живое», и чуть сложнее – в слове «движение». В традициях индуизма общим понятием «джива» обозначают как всякое живое существо вообще, так и бессмертную сущность любого живого организма – человека, животного, растения и так далее.

Иначе говоря, термин «дживан» для обозначения вечно живой сущности элементарной частицы в подобном контексте выглядит совершенно естественным. Принять эту идею окажется совсем легко, когда станет ясно, каким образом частицы материи постоянно «дышат», то есть непрерывно обмениваются энергией с окружающей средой в нескончаемой дискретной череде «вдох-выдох-вдох-выдох»…

Что же касается особо тонкой ведической концепции Áтман, то она олицетворяет собой высший или космический аспект бессмертного сознания человека и всякого другого живого существа. Буквальный перевод термина означает «не-это», что трактуется как «я не это, я ТО». Главная же суть Атмана – которую людям удается постичь в моменты величайшего просветления – это его тождественность с единым разумом вселенной. И вообще со всей вселенной в целом.

По давней традиции принято считать, что в терминах научных знаний и рациональной логики эту великую тайну бытия объяснить невозможно. Но то, что диктуют традиции, далеко не всегда является правильным. Особенно в делах науки.

И если ныне мы вполне способны изучать и постигать физику «живых частиц», то следующим простым и естественным допущением становится идея о том, что и у элементарной частицы должен быть свой первичный космический разум. То есть аспект, отвечающий за память частицы и за обмен информацией со средой окружения. Этот аспект логично называть «атман».

Иными словами, если изучение «дживана» частицы открывает нам множество новых вещей о скрытом устройстве и геометрии вселенной как живого организма, то изучение «атмана» частицы – это прямой путь к постижению сокрытого устройства сознания. Как разума вселенной в целом, так и человека в частности – на основе всеобщих принципов Единства и Асимметрии Раздвоения.

 

0.3_Превращение каши в Акашу

 

Суть предпринятой здесь затеи, напомним, в том, что великое множество разрозненных и нестыкующихся фактов науки оказывается возможным собрать в единую самосогласованную систему на основе нескольких структурирующих принципов. Для визуально более наглядного представления о том, как именно это делается, полезно привлечь еще одну концепцию из древней мудрости санскрита. Концепция носит название «Акаша», а в современных справочниках-энциклопедиях объясняется довольно мутно, расплывчато и таинственно.

Здесь же, однако, удобно воспользоваться буквальным переводом термина – то есть просто «не-каша». Благо в русском языке старинное слово «каша» до сих пор является родным и общеупотребительным. Обозначая, главным образом, две вещи. Во-первых, популярную в народе еду гранулированной структуры. И во-вторых, сильную неразбериху, хаос и беспорядок. [KS]

В той физической картине мира, которая здесь реконструируется, оба смысла термина «каша» оказываются тесно взаимосвязаны. И неслучайно, конечно же, проясняют космический смысл родственного термина «Акаша» – как физической среды или «информационной еды» вселенной. Еды все той же гранулированной структуры, но теперь уже не хаотической, а уложенной к виду упорядоченных в памяти событий и систематизированных через взаимосвязи фактов.

Как известно, при работе с массивами данных один из наиболее удобных и широко применяемых способов их упорядочивания и систематизации – это укладывание информации в структуру матрицы. Иначе говоря, в виде таких строк и столбцов, которые наилучшим образом отражают естественные «горизонтальные и вертикальные» взаимосвязи между элементами ячеек таблицы.

То, что массив нынешних знаний науки представляет собой беспорядочную мешанину из гигантского количества фактов и плохо или вообще никак не стыкующихся друг с другом теорий – это вряд ли новость хоть для кого-то. Новость же заключается в том, что в природе есть и всегда был замечательный способ превращать подобную кашу в очень хорошо структурированную и удобную для инфо-употребления «А-кашу». И по неслучайному, конечно же, совпадению данный способ весьма напоминает наши матрицы-таблицы.

Для науки это означает, что массивы любых, даже самых неудобных фактов вполне можно укладывать в самосогласованную и избавленную от противоречий таблицу. А вместе с пониманием её устройства приходит и постижение того, как все это дело устроено в природе.

Для наглядного ознакомления с концепцией «матрицы Акаши», при бесконечном числе ячеек работающей на основе принципов Единства и Асимметрии Раздвоения, здесь будет полезна простейшая таблица размером 3×3. Ради приближения этой формальной схемы к той структуре, что реально существует в природе, горизонтальные строки матрицы иногда будут именоваться слоями, а вертикальные столбцы – пучками. [TT]

Три слоя нашей таблицы асимметрий соответствуют трем аспектам «генератора реальности»:

(1) Проекции в область классической физики, особо доходчиво показывающие простую и наглядную, но при этом весьма парадоксальную «жидкую механику» в основе базового элемента;

(2) Наиболее существенные особенности, характерные для этого же элемента как дживана или «частицы жизни», и ярче всего проявляющиеся в физике квантовой;

(3) Важнейшие особенности работы генератора реальности в качестве атмана или «частицы единого разума», что имеет самое прямое отношение к устройству времени и нетривиальной геометрии вселенной.

Что же касается трех пучков или столбцов в матрице асимметрий, то каждый из них возмутительным образом противоречит основам основ современной физической науки – именуемым «законами сохранения» и «началами термодинамики». Иначе говоря, сквозь старые и давно омертвевшие столпы научного фундамента проросли стволы новые, живые и гибкие. В таблице же, помогающей понять суть замены основ, столбцы такие.

(1) В физике нынешней симметрии поступательных движений или переноса в пространстве соответствует закон сохранения импульса. В основе всей жизни и работы генератора реальности имеются ярко выраженные А-симметрии поступательного движения. С НЕ-сохранением импульса и заряда. И с нарушением первого начала термодинамики.

(2) Симметрии поворотов физической системы соответствует закон сохранения углового момента. Гидродинамические вихри, являющиеся одной из основ генератора реальности, в изобилии демонстрируют не только А-симметрии переворотов и вращений энергии, но и взаимных переходов между движением вращательным и поступательным. Иначе говоря, НЕ-сохранение углового момента, киральности и четности. Плюс нарушение второго начала термодинамики.

(3) Симметрии переноса во времени, наконец, соответствует закон сохранения энергии. Генератор реальности, однако, устроен так, что сама суть его существования, жизни и разумной деятельности – это никогда не прекращающееся черпание энергии «ниоткуда» (точнее, «изнутри» или «извне» – смотря как поглядеть) и её рассеивание в слой реальности, наблюдаемой нами. Кроме того, вечно осциллирующий дживан-атман постоянно демонстрирует свою А-симметричность при каждом смещении по оси времени. Не говоря уже о нескончаемом превращении энтропии беспорядка в упорядоченную информацию памяти.

Дабы вся эта непривычная конструкция из странных слоев и возмутительных пучков была научно убедительной, содержимое собственно ячеек таблицы должно представлять собой массив неопровержимых и общепризнанных фактов. Причем таких фактов, что важно, которые ясно соотносятся друг с другом – через хорошо известные или не подлежащие сомнениям взаимосвязи.

Подбором и предъявлением именно таких научных фактов с их взаимными сопоставлениями мы сейчас и займемся. Учитывая необычный формат подобной подачи информации, факты каждого слоя предваряет подготовительное вступление.

 

Слой # 1 : ДИСКРЕТНАЯ КЛАССИКА

 

Удобный и практичный способ для эффективной реконструкции физики на базе свежих идей – это внятно-наглядно демонстрировать исключительную надежность нового фундамента. Который на самом деле вовсе не является для науки чем-то чуждым и непривычным. А совсем даже напротив, давно знаком и хорошо изучен. Вот только интерпретировать правильно эти знания сразу не получилось, к сожалению. Из-за чего фундамент был второпях отвергнут как ненужный – без понимания подлинной ценности и глубины того, что уже наработано…

В начале XX века физическая наука весьма поспешно отказалась от концепции эфира как легкой всепроникающей жидкости, образующей пространство и его формы. Из-за чего пространство для ученых-физиков стало пустотой вакуума. Альберт Эйнштейн, с подачи которого произошла эта подмена, понял свою ошибку довольно скоро и заговорил о необходимости возвращения эфира уже в начале 1920-х годов. Никакого влияния на развитие физики, впрочем, эти разговоры не возымели.

Так что серьезная наука и поныне упорно предпочитает говорить о вакууме. Но о вакууме как некой весьма особенной непустой пустоте. Способной иметь и свою форму, и энергию, и великое множество разновидностей… Иначе говоря, концепцию эфира на самом деле в физику давным-давно уже вернули под названием «квантованные поля». Но только сделали это стыдливо тайком и попутно утратив самое главное – идею жидкости как единой гидродинамической основы для природы материи, всех форм её существования и взаимодействий.

По этой причине современная наука до сих пор продолжает считать, что физика классическая и физика квантовая – это два существенно разных подхода науки к изучению природы. И как их объединить – ученым до сих пор неясно.

Вовсе не секрет, однако, что и в той, и в другой из «несовместимых» областей физической науки продолжают оставаться нерешенными по сути дела одни и те же проблемы. Такие проблемы, где вопросы сформулировать очень легко, а вот ответы найти чрезвычайно трудно. И если вдуматься, то можно сообразить, что вместе с преодолением этих общих для двух путей препятствий должно появиться и лучшее понимание единства физики…

Вот лишь некоторые из общеизвестных проблем подобного рода.

В физике электромагнетизма, оперирующей точечными электрическими зарядами, по сию пор нет удовлетворительного решения для проблемы бесконечно большой энергии электрона. Частица постоянно распространяет вокруг себя стабильное электромагнитное поле – бесконечно нарастающее при приближении к источнику – а как и почему это происходит, ответа нет.

Как в физике жидкостей, так и электромагнитных явлений хорошо известен один и тот же по сути эффект: когда вращение среды порождает поступательное прямолинейное движение, а поступательное движение, в свою очередь, порождает вращение среды. Почему так происходит, однако, ответить весьма сложно. В теории электромагнетизма этот факт просто постулирован математически с помощью уравнений Максвелла, связывающих вращение полей и движение зарядов. А вот в гидродинамике даже уравнений таких нет. Не говоря уже о внятных объяснениях.

Идеи о том, что эффекты гидродинамики – вихри, волны, струи – лежат в основах не только электричества и магнетизма, но также и гравитации, начали выдвигать еще в XVII веке. Но лишь в начале века XX, вместе с рождением Общей теории относительности Эйнштейна и уравнений ОТО в версии Калуцы стало ясно, что с математической точки зрения гравитация и электромагнетизм – это разные стороны одного и того же взаимодействия. Но вот как и почему реальные физические проявления одного взаимодействия оказываются столь поразительно разными – ответа нет и поныне.

Точнее говоря, ответы есть – в гидродинамике эфира как гранулированной жидкой среды или «вихревой губки» [VS]. Именно там и обитает генератор реальности. Вот только наука его в упор не видит, предпочитая живой физике эфира давно уже мертвую и пустую концепцию вакуума…

 

1.1_Осциллон как искривление пространства

 

На рубеже XIX-XX веков в теоретической физике имел место весьма примечательный эпизод, у современных историков и философов науки не вызывающий абсолютно никакого интереса. Что есть, конечно же, большая ошибка и свидетельство непонимания сути происходившего.

Концепция гранулированного эфира как вихревой губки была выдвинута Кельвином в качестве альтернативной теории электромагнетизма – вместо теории Максвелла. Одной из главных причин того, почему Кельвина не устраивала уже имевшаяся теория, была её странная и непонятная идея про «ток смещения», заложенная Максвеллом в основу объединения электричества и магнетизма. Ток смещения означал такое движение электрического заряда, которое происходит как бы на месте, порождая магнитное поле без передвижений заряда в пространстве…

В кельвинову теорию эфира как вихревой губки вставлять эту странную концепцию не требовалось. Однако и здесь выведение формул, по-другому связывающих электрические и магнитные взаимодействия к виду единой системы, в конечном итоге все равно привело теоретиков к уравнениям Максвелла. Что сильно удивило, надо сказать, и самих теоретиков, и в особенности лорда Кельвина.

Эти занятные события, однако, происходили на фоне зарождения и быстрого развития новой науки – квантовой физики и теории относительности. Из-за чего не только «вихревая губка», но и все прочие теории на базе эфира начали казаться ужасно старомодными и бесперспективными. По этой причине аналогично заброшенной и забытой стала также и теория электромагнетизма Бьеркнеса. Где все формулы Максвелловой теории красиво выводились из базовых уравнений гидродинамики и концепции зарядов как крошечных пульсирующих сфер. Именно эти пульсации, собственно, и порождали в жидкости эфирного флюида эффект тока смещения. [OB]

По причине полного и давнего отказа от «эфирных моделей», очевидно, в самом конце XX века современная физика практически никак не прореагировала на новое и фундаментально важное открытие под названием «осциллоны». То есть совсем несложный для моделирования экспериментальный феномен классической физики, наглядно демонстрирующий не только всё лучшее из старых идей о природе электромагнетизма, но и естественные мосты к квантовым феноменам и эффектам теории относительности. Не только гидродинамические пульсации по Бьеркнесу и гранулированную структуру среды по Кельвину, но и дискретно-волновую суть «тока смещения» по Максвеллу. Где заряд, даже оставаясь на месте, все время движется в своих осцилляциях – поскольку данное движение искривляет поверхность пространства…Первичное знакомство с этим замечательным объектом, открытым исследователями Техасского университета в середине 1990-х годов [OS], выглядело примерно так:

Осциллон – уединенная волновая структура в гранулированной среде, подвергнутой вибрациям регулярных вертикальных встряхиваний. Каждый осциллон в разных фазах своих колебаний выглядит поочередно как яма и как пик, что можно отчетливо видеть на фотоснимках: вид сверху (a,b) и вид сбоку (c,d)

Если спроецировать эти картинки на физику раздвоенного единства элементарных частиц – протона и электрона – то можно увидеть и еще кое-что весьма существенное. И определенно заслуживающее выделения отдельной строкой.

Физика осциллона как единой основы для пары противоположных электрических зарядов демонстрирует отчетливую асимметрию в дискретных состояниях системы при поступательном движении. Или НЕ-сохранение импульса, иными словами. Легко увидеть, что в разных фазах колебаний у осциллона как заряда вместе с переменой «знака полярности» одновременно возрастают (или уменьшаются) размер сечения и масса. А кроме того, механика осциллона – это еще и физика естественного появления вращения в колебательной системе.

Наглядные особенности уединенных волн в вибрирующей среде таковы, что помимо регулярных движений осциллона вверх-вниз, искривляющих поверхность «по вертикали», здесь же происходят и циклические смещения гранул – или «пульсации диаметра» – по горизонтали, в плоскости поверхности среды. Для всякой же колебательной системы, имеющей два или более периодических воздействия, свойственно возникновение вращения. Именуемого набегающей или геометрической фазой Берри. [BP]

В терминах квантовой физики такое свойство собственного вращения частиц именуют спином. Но хотя появление фазы Берри в квантовых процессах – вещь общеизвестная, происхождение спина у квантовых частиц остается для науки вопросом неясным. Ибо проецировать физику классического осциллона на загадочную природу квантовой частицы пока что совершенно не принято. Хотя пора бы уже…

 

1.2_Назад к Эйлеру как вперед к Арнольду

 

В 1765 году Леонард Эйлер [EL] опубликовал уравнения движения твердого тела, получившие впоследствии его имя. А двести лет спустя, в 1960-х, молодой советский математик Владимир Арнольд показал, что эйлеровские движения твердого тела являются движениями эйлеровской жидкости в пространстве более высокой размерности. В частности, уравнение Эйлера для твердого волчка и уравнение Эйлера для вихря идеальной несжимаемой жидкости – это одно и то же. [VA]

Продемонстрировано это было с помощью «простого», но весьма продвинутого математического инструментария современной физики (динамика систем на самой общей группе Ли с квадратичным гамильтонианом), который по естественным причинам никак не мог быть известен в эпоху Леонарда Эйлера. Неоспоримый факт истории, однако, в том, что уравнения для столь разных, казалось бы, вещей, как вращение твердого волчка и вращение вихря, были открыты не только одним и тем же человеком, но и примерно в одно и то же время. Отчего неизбежно возникал интересный вопрос. А знал ли – или чувствовал ли – сам Эйлер, что это одно и то же?

Ответ на данный вопрос, ясное дело, историкам науки неизвестен. Но зато отлично известно, что ученые-теоретики второй половины XX века – даже признавая справедливость выводов Арнольда – оказались совершенно не способны оценить подлинные масштабы и значимость этого физико-математического факта. Хотя уже было ясно, что физика сверхтекучей квантовой жидкости по своим свойствам поразительно напоминает идеальную жидкость Эйлера. И еще не успели забыться идеи Кельвина о твердых частицах материи как о вихрях в жидкости невесомого эфира. Однако наука категорически не пожелала сопоставить эти факты с результатами Арнольда. Так что очень важное для физических изысканий достижение по сути дела было теоретиками проигнорировано.

Не секрет, что ситуации с игнорированием важных и достоверных фактов, плохо или никак не вписывающихся в базовую теорию, характерны для любых областей науки. Конкретно же здесь и сейчас особый интерес представляет физика вихрей и вращения тел с точки зрения термодинамики. Весьма примечательной, если присмотреться, научной дисциплины. Исторически появившейся как теория для двигателей машин, преобразующих разные формы энергии в энергию движущей силы. А затем обобщенной на всю природу в целом. Но обобщенной – что надо подчеркнуть – чрезвычайно узко и догматически.

Если же взглянуть чуть пошире, то обнаружится странная вещь. Наука термодинамика занимается тем, чего в природе нет.

Чтобы это увидеть, достаточно лишь повнимательнее присмотреться к окружающему нас миру. К природе нашей планеты, прежде всего. Термодинамика занимается замкнутыми изолированными системами, стремящимися к состоянию теплового равновесия. В живой природе нет замкнутых систем. А те, что есть – системы открытые – двигаются вовсе не к состоянию мертвого равновесия, а ко все более замысловатому усложнению картины мира. Что даже доказывать совершенно не требуется, коль скоро об этом свидетельствует вся известная нам история планеты.

Тем не менее, термодинамику принято считать фундаментальной наукой, а её «начала» незыблемыми и постоянно подтверждаемыми опытом. Эта солиднейшая репутация, однако, базируется на нехитрой уловке. Все экспериментальные феномены и наблюдения, плохо сочетающиеся с началами термодинамики, в науке принято игнорировать.

В тех же ситуациях, когда неудобных фактов становится слишком много и игнорировать их уже невозможно, изобретаются как бы объяснения. Которые вроде бы удаляют противоречия, приводя картину в соответствие с догмами. Вот только ни одно из множества придуманных объяснений не выглядит более убедительным, чем прочие, все они противоречат друг другу, а значит, никакой ясности тут на самом деле не появляется. Одна лишь имитация понимания.

Яркий и наглядный пример этой ситуации предоставляет долгая история вокруг вихревой трубы Ранка-Хильша [RH]. Этот феномен непосредственно связан не только с парадоксами вихревого движения, но также с отчетливой Асимметрией Раздвоения и физикой в основах генератора реальности. А значит, есть смысл рассказать о трубе RH чуть подробнее.

В начале 1930-х годов французский инженер Жорж Ранк открыл неожиданное физическое явление. Суть которого в том, что струя воздуха комнатной температуры может сама по себе разделяться на два существенно разных потока – более горячий и более холодный, чем исходный. Единственное, что для этого требуется – подавать обычный воздух в придуманную инженером «трубу Ранка», на двух выпускных концах которой и выходят два совершенно разных потока. Один обжигающе горячий, другой холодный до образования снега и льда. При этом внутренняя конструкция «трубы» выглядит довольно просто и вообще не имеет в себе никаких подвижных деталей.

Вихревая труба Ранка

Схема еще более простой модификации – вихревой трубы Хильша. Сжатый воздух комнатной температуры поступает по входной трубе (Inlet), закручивается спиральным вихрем в центральной камере (central chamber) и выходит наружу через две трубы: «горячую» (hot) обычного диаметра и «холодную» (cold), перекрытую диафрагмой с отверстием.

Несмотря на техническую простоту и бесспорную работоспособность конструкции, сообщество ученых категорически отвергло изобретение Ранка – как ненаучное и противоречащее основам термодинамики. Где второе начало категорически утверждает, что не может существовать систем, в которых энергия сама по себе переходит от более теплых частей к более холодным. В трубе же Ранка – на первый взгляд – происходит именно это.

Лишь несколько десятилетий спустя, уже в послевоенные годы, изобретение получило широкое распространение в промышленности, где его применяют в качестве дешевой и эффективной системы охлаждения. Теперь ученым уже поневоле пришлось выдвинуть объяснения, похожие на правдоподобные. Но осталась серьезная проблема: за все 80 с лишним лет, что феномен известен науке, для взглядов на физику трубы RH так и не нашлось консенсуса, который удовлетворял бы подавляющее большинство ученых. Объяснений до сих пор много и они не согласуются друг с другом.

Единственное, пожалуй, в чем согласны все, так это в том, что второй закон термодинамики здесь просто неприменим. Ибо труба РХ никак не может считаться замкнутой системой, коль скоро поток воздуха у нее на входе поступает извне, и туда же вовне выпускается на выходе. Но вот каким образом две спирали вихря, закрученные в трубе с противоположной киральностью, разделяют единый прежде поток на две столь асимметричные части – этот принципиальной важности момент объясняют очень по-разному. А потому неубедительно.

Самый красивый и многообещающий подход, что интересно, обозначился совсем недавно. По историческим меркам, буквально только что, в 2015 году в Канаде, от ученых-исследователей Западного университета Онтарио [PS]. Особо важные детали этой работы имеет смысл выделить и подчеркнуть.

Суть изучаемого эффекта здесь сводится к тому, что воздух поступает в трубу сбоку, в плоскости, перпендикулярной её оси, а в трубе поступательное движение воздуха преобразуется во вращательное. Данный процесс преобразования энергии – и это самое существенное в новом подходе – хорошо описывается так называемым «турбинным уравнением Эйлера», предложенным в середине XVIII века для сугубо практических задач по расчету мощности водяных турбин и насосов. Чуть позднее на основе этой формулы Эйлер вывел свое куда более знаменитое общее уравнение движения жидкости, о котором речь шла в самом начале сюжета.

Ныне же, опираясь на современные возможности компьютерного моделирования, канадские исследователи показали, что турбинное уравнение Эйлера полностью описывает парадоксальную физику трубы Ранка и её феномен разделения температуры. Математический обсчет процесса с помощью давно известной формулы наглядно показывает, как по мере вращения в трубе поступающий воздух становится холодным в центре вихря и горячим на периферии. Более того, исследование показало, что этот же вихревой эффект может быть воссоздан и вообще без всякой «трубы».

Иначе говоря, продемонстрировано, что тот же самый феномен существует и в природе. То есть вращение вихря с эффектом разделения температуры оказывается вполне возможным и в естественных условиях – без всяких физических стенок и без каких-либо ограничений на конкретные размеры системы…

 

1.3_Сцепленный двумир на всех масштабах

 

Знаменитые имена аватаров-математиков Леонарда Эйлера и Владимира Арнольда появились здесь далеко не случайно, конечно же. В четырех-вековой истории современных научных знаний труды и идеи именно этих ученых – плюс еще одного очень важного автора из XIX века по имени Анри Пуанкаре – являются фундаментальной основой для того, чем должна быть наука математика на самом деле. И чем она абсолютно точно сегодня НЕ является. К сожалению.

Поразительно созвучная в темах плодотворность и широта научных интересов этой триады ученых, равный масштаб их математических талантов и примечательная схожесть взглядов на суть математической науки могут объясняться довольно просто, на самом деле. Достаточно лишь чуть серьезнее относиться к древней концепции аватаров – как к реальности нашей жизни.

При таком подходе, трактующем биографии Эйлера, Пуанкаре и Арнольда как последовательные воплощения одного и того же коллективного разума, можно не только лучше понять историю науки или природу эволюции нашего вечного сознания. Но также, в частности, и ту повышенную эмоциональность, с которой Владимир Арнольд всю свою жизнь громил математических формалистов-бурбакистов, настаивая на необходимости практических подходов к математике в духе Эйлера и Пуанкаре.

Дабы для людей посторонних и по жизни крайне далеких от проблем высшей математики, стала вполне понятна очень важная суть этого конфликта, достаточно просто разъяснить позицию Арнольда. По компетентному мнению которого, в математической науке уже очень давно обозначились два принципиально разных понимания того, что представляет собой научный прогресс вообще и куда, в частности, должна развиваться математика.

Одно из этих направлений, начавшее преобладать еще в XIX веке и доминирующее поныне, трактует цель математики как тщательное изучение всех возможных следствий, вытекающих из набора аксиом, выбранных в качестве основы науки. Идейным вдохновителем данного подхода – именуемого «чистой математикой» – принято считать Давида Гильберта. Позднее, в XX веке главной силой этого подчеркнуто формалистического направления стала весьма влиятельная школа под коллективным псевдонимом «Николя Бурбаки».

Что же касается подхода альтернативного, тесно связанного с именами Эйлера и Пуанкаре, то его самый пламенный сторонник Владимир Арнольд всегда говорил, что на самом деле нет и не должно быть никакого разделения на математику чистую и математику прикладную. Ибо математика по самой сути своей является экспериментальным разделом науки физики. Причем таким разделом, где эксперименты – то есть вычисления – несопоставимо более дешевы, чем подавляющее большинство других экспериментальных работ современной физики.

Разъясняя эту позицию в чуть иных, более эмоциональных выражениях Арнольда, можно сказать и так. То, чем занимается великое множество чистых математиков – изучением «одного из свойств одного частного случая в одном из уравнений» – это никому не интересная и абсолютно бесполезная чепуха.

С другой же стороны, у математиков есть куча потрясающе мощных уравнений, которые описывают поведение реальных физических систем, но которые до сих пор никто не умеет решать в общем виде. При этом, однако, у математической науки наработаны известные и регулярно изобретаются новые методы, которые среди бесконечного множества всех возможных решений позволяют отыскивать решения особенные. Конкретные решения, не только обеспечивающие стабильность системы, но и удерживающие эту стабильность при весьма широком варьировании параметров или исходных условий задачи. Иначе говоря, именно такая математика работает в природе, и именно такого рода задачами должны заниматься ученые…

Хотя на взгляд людей посторонних позиция Арнольда выглядит несомненно более сильной и убедительной, в реальной науке математике её никак нельзя назвать преобладающей. Хуже того, ныне уже и весьма значительная часть физиков-теоретиков занимается, по сути дела, «чисто абстрактной математикой». То есть поиском и исследованием решений для таких уравнений, которые вообще никак не соотносятся с физикой окружающего нас мира. Причем никто даже понятия не имеет, каким образом эту абстрактную математическую физику хотя бы в принципе можно было увязать с реальностью.

Однако плохо в этой картине не то, конечно, что ученые занимаются очень интересными и поразительно глубокими математическими взаимосвязями, пусть и неведомо как соотносящимися с нашим миром. Плохо то, что когда вдруг отыскиваются действительно красивые и надежные математические решения – реально помогающие понять, как работает природа – то научное сообщество довольно дружно отвергает их как «нефизичные». Потому что наша вселенная так устроена быть не может.

Иначе говоря, происходит чрезвычайно странная вещь. Наука понимает, что очень многого еще не знает о том, как работает природа. Но почему-то заранее решает, как она работать не может и не должна. Подобный подход к решению проблем можно охарактеризовать самыми разными словами, но слова мудрый тут совершенно точно не будет…

Дабы наглядно проиллюстрировать, как это всё происходит конкретно в ситуации с Асимметрией Раздвоения, приведем два очень важных математических открытия, необходимых для понимания реального устройства природы. Открытия эти хорошо известны, но задвинуты наукой физикой куда подальше – как «нефизичные», очевидно.

Пример первый – это так называемая модель Рэндалл-Сундрума [RS]. То есть красивое открытие двух американских теоретиков, сделанное в самом конце 1990-х годов и предоставившее эффектное решение для очень давней проблемы физиков с иерархией масс. Или иначе, для большой загадки природы о той поразительной разнице, что демонстрируют гравитационное и электромагнитное взаимодействие при единой пятимерной физике и очень похожей – почти одной и той же – математике своих уравнений.

Суть различий в том, напомним, что сила гравитации чрезвычайно слаба, но при этом действует на гигантски больших расстояниях. Сила же электромагнитных взаимодействий превышает гравитацию в невообразимое количество раз – примерно на 40 порядков – но при этом характерна лишь для коротких расстояний. Суть же открытия RS заключалась в том, что все здесь становится существенно яснее, если пространство вселенной раздвоено, причем раздвоено асимметрично. При таком двуделении мира электромагнетизм работает на одной поверхности или нашей бране пространства, искривленной сравнительно немного. А вот гравитация сосредоточена на второй поверхности или гравитационной бране, параллельной «нашей» и концентрирующей массу-энергию с намного более сильным искривлением пространства-времени.

Модель Рэндалл-Сундрума

Математика такой – заметно асимметричной – модели, выстроенная на солидном классическом фундаменте общей теории относительности или ОТО Эйнштейна, выглядела замечательно и убедительно. Так что если бы концепция Раздвоения была среди физиков общепринятой, то еще одной большой загадкой природы у науки стало бы меньше. Вот только по жизни, увы, и по некоторым неназываемым причинам широко известный принцип Раздвоения упорно содержат в категории «нефизичных гипотез». А потому после двух-трех лет возбужденной суеты вокруг модели RS далее всё как-то само собой тихо сошло на нет. Ну а затем интересное открытие также без шума слили по давно известному адресу – на свалку «нефизичного мусора». Причем даже сами авторы модели восприняли это как нечто совершенно нормальное…

Пример второй – тоже про асимметрию раздвоения, естественно, но из совсем-совсем другой области под названием «чистая математика». Пример носит название «связное двоеточие Александрова» и пока что абсолютно никоим образом не соотносится в науке с физикой скрытого от нас устройства мира. Но вот если присмотреться как следует, то можно и здесь увидеть нечто весьма примечательное. Не только прямые взаимосвязи с физикой осциллона, но также и с мостом Эйнштейна-Розена, а значит – и с моделью Рэндалл-Сундрума.

Работа Эйнштейна и Розена, где они нашли и описали общее решение как для уравнений гравитации ОТО, так и для уравнений электромагнетизма Максвелла – в виде сдвоенной частицы как трубки-перемычки, соединяющей два параллельных листа пространства – была опубликована, можно напомнить, в 1935 году. А год спустя, в 1936, была опубликована работа советского математика Павла Александрова [PA], где в абстрактную науку топологию был введен новый, довольно необычный объект – ныне известный под именами «связное двоеточие», пространство Серпинского или, наконец, двоеточие Александрова.

Одна из любопытных особенностей этого геометрического объекта заключается в том, что при всей кажущейся простоте адекватно изобразить его в виде неподвижной картинки невозможно в принципе. И это есть строго доказуемый научный факт. А можно дать лишь несколько разных его проекций или «снимков в разные моменты времени». Хотя такие выражения в топологии употреблять не принято. Но именно при таком взгляде особенно отчетливо проступают очевидные взаимосвязи между асимметричными свойствами «двоеточия Александрова» и характерной гидродинамикой осциллона.

Суть данного объекта, существующего в математике в полном соответствии с базовыми аксиомами, но при этом демонстрирующего весьма парадоксальные свойства, приводимые здесь кадры-картинки поясняют следующим образом.

Верхняя часть иллюстраций показывает, что на непрерывной линии может находиться точка, которая в действительности состоит из двух неразрывных и существенно разных по своим свойствам точек. Одна часть двоеточия – это «просто замкнутая точка» (и больше ничего), а часть другая – «точка открытая» (точка с окрестностью, куда можно помещать и другие точки). И хотя точек здесь определенно две, всегда следует полагать, что они занимают строго одно и то же место на прямой. И в зависимости от ситуации это двоеточие можно трактовать то как замкнутую точку, то как открытую область. Из-за чего данная особенность пространства на линии не является ни дискретной, ни непрерывной, но в каком-то смысле и тем, и другим разом.

Нижняя часть картинки иллюстрирует несколько иной взгляд на то же самое пространство. Две неразрывно связанные точки математически можно трактовать как находящиеся на двух разных линиях, но только следует полагать, что эти две линии склеены в одну. Именуемую линией с двумя началами. А оперирование свойствами замкнутой или открытой точки, соответственно, можно трактовать как выбор той или иной линии в «склейке».

При таком описании несложно, наверное, сообразить, что вся эта в высшей степени абстрактная математика на самом деле имеет самое непосредственное отношение не только к механике осциллонов, но также к жизни и работе «генератора реальности». Однако с особо существенными моментами в жизни генератора-дживана – в частности, с тем, как асимметрично раздвоенные половины постоянно меняются друг с другом местами – следует разбираться на более глубоком, квантовом уровне физики.

Чем, собственно, и предстоит заняться далее – в «слое # 2»: про квантовую жизнь дживана…

[Продолжение следует]

# #

Ссылки + комментарии ПипРу (Популярно и по-Русски)

[SB] В физике давно имеется и богато разработана концепция «нарушения симметрии», играющая важную роль в области фазовых переходов материи. Однако весь данный материал посвящен существенно иной и намного более общей теме – Асимметрии Раздвоения (где ситуации с нарушениями симметрии тоже появляются, естественно, но как частные случаи).

[JA] О том выдающемся месте, которое занимает в истории нашей культуры – но не науки – символизм «птиц разума», см. путеводитель «Там За Облаками» , Раздел (62).

[KS] Примечательный факт, не отмечаемый филологами: славянское слово «КаШа» и древнегреческое «ХаоС» – это не только смысловые синонимы для «неразбериха, беспорядок», но и фонетические модификации одного и того же, общего с санскритом корня.

[TT] Расширение традиционного лексикона матриц терминами вроде «слои, слоение, пучки» неслучайно отсылает к общепринятым терминам топологии (foliation, bundles). В контексте геометрии Акаши это и по сути то же самое.

[VS] ПипРу о долгой и непростой истории научной концепции, очень важной для новой физики, см. kniganews: Одиссея вихревой губки.

[OB] «Carl Anton Bjerknes: Sein Leben und Seine Arbeit» von Dr. V.B. Bjerknes, Springer Verlag 1933. ПипРу об осциллонах Бьёркнеса и о тайнах их переоткрытия в конце XX века см. kniganews: Танцы на песке  ; Водные аттракционы  ; Семейное дело.

[OS] Umbanhowar P. M., Melo F., and Swinney H. L., «Localized excitations in a vertically vibrated granular layer», Nature 382 (1996): 793. Сюда же примыкает и открытый в начале 2000-х годов классический феномен «прыгающей капли-ходока», воспроизводящий почти все базовые феномены квантовой физики на базе той же установки, что порождает физику осциллонов. Подробности ПипРу см. «Квантовая физика как она есть»

[BP] Клышко Д Н, «Геометрическая фаза Берри в колебательных процессах», Успехи физических наук, 163 (11) 1–18 (1993)

[EL] Euler L. «Theoria motus corporum solidorum seu rigidorum ex primus nostrae cognitionis principiis stabilita et ad onmes motus qui inhuiusmodi corpora cadere possunt accommodata». Memoires de l’Academie des Sciences. — Berlin, 1765

[VA] Арнольд В И, «Гамильтоновость уравнений Эйлера динамики твердого тела и идеальной жидкости». Успехи математических наук, 1969, 24(3), 225-226.

[RH] Гуцол А Ф, «Эффект Ранка», Успехи физических наук, 167:6 (1997), 665–687

[PS] Jeliazko G. Polihronov and Anthony G. Straatman, «The Vortex Tube Effect Without Walls». Canadian Journal of Physics. 99: 1–5 (2015). Подробности от авторов: http://vortextube.scienceontheweb.net/

[RS] Randall L, Sundrum R. «A Large Mass Hierarchy from a Small Extra Dimension». Phys. Rev. Lett. 83 3370 (1999); arXiv:hep-ph/9905221. ПипРу в kniganews: Двуделение с деформированной геометрией . Также имеется научно-популярная книга от автора модели: Lisa Randall. «Warped Passages: Unraveling the Universe’s Hidden Dimensions». ECCO Press (2005). И её русский перевод: Лиза Рэндалл, «Закрученные пассажи: Проникая в тайны скрытых размерностей пространства». М.: УРСС (2011).

[PA] Александров Павел Сергеевич, «К теории топологических пространств», Доклады Академии Наук СССР, Т.2 (1936), стр. 51-54. О странных вещах, происходящих при освещении этого объекта в литературе, см. текст «Нетривиальное расСЛОНение», раздел «10.Всего две точки».

#