Волна Цунами, как природная модель самосвязанности фотона
Дебют Новейший Завет История Избранная Страна Пророки Присказка Альфа Зеи Форум


Волна, похожая на Цунами, вблизи берега Камчатки
Пословица звучит витиевато:
Не восхищайся прошлогодним небом, -
Не возвращайся - где был рай когда-то,
И брось дурить - иди туда, где не был!

Здесь что творит одна природа с нами!
Сюда добраться трудно и молве.
Здесь иногда рождаются цунами
И рушат все в душе и в голове!

Я нынче поднимаю тост с друзьями!
Цунами - равнодушная волна.
Бывают беды пострашней цунами
И - радости сильнее, чем она!

      ВС Высоцкий "Цунами"


Основные идеи проекта Старая Индийская Защита

      Совершенно удивительным фактом является то, что даже после трагических событий в Индийском океане, когда огромное цунами, вызванное подземным землетрясением обрушилось на берег Евразии, не возникло ни одной чёткой математической теории, точно объясняющей особенности этого явления. Главный вопрос заключается в следующем - почему эта волна шла по океану, не меняя своей формы и сконцентрировав энергию, не распыляя её, таким образом, что донесла до берега всё, что она получила в самом начале. Из общих соображений, такое поведение волны противоречит элементарным волновым уравнениям.

      Если детально рассмотреть основные причины, которые делают волну цунами такой сильной, то окажется, что этот принцип совершенно аналогичен тому, почему могут существовать "частицы" электромагнитного излучения, то есть почему фотоны при особенно больших энергиях ведут себя, как самостоятельные и независимые объекты, а, следовательно, прямолинейно распространяться в пространстве на большие расстояния, не теряя при этом своей формы и энергии. Из самых общих соображений это совершенно не очевидно. Для того чтобы фотон, который образовался в результате коллапса нейтринной звезды в квазаре, мог спокойно путешествовать по галактике и собирать энергию реликтового излучения до такой степени, пока не произойдёт коллапса такого фотона с уполовиниванием частоты и образованием новой звёздной системы, он должен двигаться без потерь энергии.

      Если очевидными решениями волнового уравнения в условиях искривлённого пространства могут быть очень большие концентрические окружности, то это в общем случае не отражает физической реальности, поскольку электромагнитная энергия может существовать в виде вполне конечных и ограниченных сгустков или волновых пакетов. Значит, должен существовать какой-то механизм который позволяет фотонам существовать в таком частицеподобном виде.

      В нелинейной оптике существует хорошо известный эффект "самофокусировки" лазерного излучения, когда под действием очень сильного поля, среда распространения мощного лазерного пучка, таким образом, изменяет свои свойства, что лазерный пучок фокусируется на диаметре порядка длины волны излучения. После того, как излучение света сфокусируется, оно двигается в форме "светового шнура" без заметного рассеяния.

      Описание этого явления приводит к концепции коэффициента преломления, который зависит от силы электромагнитного поля в среде. Такой коэффициент преломления зависит от второй степени амплитуды колебания, поэтому в волновом уравнении, переписанным с учётом этой поправки появляется член, который зависит от третьей степени поля. В квантовой механике такое уравнение называется "Нелинейным уравнением Шредингера с кубическим коэффициентом". Это уравнение родственно также хорошо известному нелинейному уравнению "Модифицированное уравнение Кортевега де-Вриза". Решением такого уравнения является "солитон огибающей". Оказывается, что решения нелинейного уравнения Шредингера совершенно стабильны во времени и взаимодействуют как совершенно независимые частицы, солитонным образом. Общее решение такого уравнения в цилиндрических координатах по пути следования имеют следующий вид:


Решение нелинейного уравнения Шредингера для фотона

      Если последовательно записать волновое уравнение для мощного светового излучения в условиях нелинейного коэффициента преломления, то окажется, что существует вполне определённое условие между формой волны и вариацией коэффициента преломления, когда начинает осуществляться режим самофокусировки и излучение начинает проявлять свойства частицы, то есть двигаться, как один большой квант энергии без диссипации и рассеяния. Это условие является выражением того, что "сходимость" излучения полностью компенсирует дифракцию волны. Как только осуществляется такое условие, понятие дифракция перестают играть основную роль.

      То, как ведёт себя волна цунами, двигаясь по океану, может говорит о том, что для такой волны каким-то образом осуществляется тот самый принцип, что сходимость ввиду нелинейного коэффициента преломления полностью компенсирует дифракцию. Поскольку дифракция пропорциональна скорости изменения формы солитона, то чем ниже и шире волна, тем меньше дифракция такой волны в пространстве. Так, острый пик обладает максимальной дифракцией, а большой и плоский блин при равных энергиях почти не рассеивается. Теперь осталось выяснить, какой именно механизм в случае цунами приводит к изменению коэффициента преломления при увеличении интенсивности такой волны.

      Нужно вспомнить, что размер хорошей волны цунами может быть порядка километра или километров при высоте в несколько сантиметров. Такая форма вполне отражает форму волны, которая образовалась в результате землятресения. Это означает, что дифракция такой волны практически тождественно равна нулю. С другой стороны, цунами движется по поверхности земного шара, который как известно, обладает формой сферы, а, следовательно, движение такого объекта, геометрические размеры которого вполне сравнимы с длиной окружности Земли. Это означает, что движение такого объекта происходит в криволинейных координатах, которые определяются постоянным аксиальным коэффициентом кривизны, аналогичным тензору Ритчи в Общей Теории Относительности для пустого пространства, если пространство имеет метрику сферы. Это с математической точки зрения тождественно тому, что волна сама меняет кривизну пространства, делая её локально тождественной сфере.

      Поправка на шарообразность Земли приводит к добавлению дополнительного коэффициента в волновое уравнение пропорциональное третьей степени амплитуды колебания и, следовательно, волна цунами должна быть решением уравнения тождественного нелинейному уравнению Шредингера. Аксиалный радиус кривизны Земли равнен её радиусу и составлет 6300 километров, что вполне сравнимо с линейными размерами цунами, которое окаываеся всего в 40 тысяч раз меньше длины окружности Земли.

      Если рассмотреть уравнения Эйнштейна, то окажется, что аксиальное искривление пространства, связанное с наличием электромагнитного поля пропорционально второй степени амплитуды или первой степени энергии. Отсюда немедленно следует, что в волновом уравнении для амплитуды должен быть добавлен некий третий член, который отражает кривизну пространственных координат и этот коэффициент оказывается пропорциональным третей степени амплитуды. Таким образом базовое уравнение для частиц со спином 1 из простого волнового уравнения переходит в модифицированное нелинейное уравнение, по сути тождественное уравнению для движения цунами в океане.

      Таким образом, получается, что такое известное земное явление, как тайфун является моделью для самосвязанности и стабильности частицы со спином 1/2, которое является решением нелинейного решения Синус-Гордона, а не менее известное явление цунами является моделью для фотона высоких энергий в условиях распространения в искривлённом пространстве.

      Интересно, что из условия существования стабильного решения соответствующего волновому уравнению с учетом кривизны пространства, немедленно следует и волновое уравнение Шредингера и то, каким образом это уравнение должно быть уточнено для фотонов сверхвысоких энергий. Поскольку форма такого волнового пакета не является гармонической волной, а имеет огибающую, то очевидно, в частотном представлении такой объект имеет некоторую ширину, причём, чем шире ступенька, тем меньший диапазон частот находится внутри функции. Это также определяет понятие "соотношения неопределённостей" для такого объекта. Чем больший диапазон частот содержится в солитоне, тем меньше может быть линейный размер солитона при одинаковой концентрации энергии. Это означает, что чем шире частотный диапазон у решения нелинейного уравнения Шредингера, тем больше может быть концентрация энергии на единице пространства. Самая высокая концентрация энергии фотона на единице территории тем выше, тем неопределённей импульс объекта.

      Из наблюдений поведения цунами следует, что решение нелинейного уравнения, несущее вполне определённую энергию при определённых условиях может перераспределять свою энергию, как жидкость. Так, при подходе к берегу, когда глубина становится меньше, передний фронт цунами немного притормаживает и вся энергия волны оказывается сосредоточенной на очень малом пространстве. Это означает, что при одинаковом значении общей энергии объекта, он может изменить распределение своих частот таким образом, чтобы это было сообразно с условиями внешней среды. Очевидно, что функция с большим пиком амплитуды и, следовательно, с более точно обозначенной координатой имеет более широкое распространение частот.

      Такая точка зрения рассматривает такой "широкополосный фотон" в качестве отдельной квазичастицы, которая содержит одновременно много частот и может перераспределять мощность этих частот так, чтобы отреагировать на изменение внешних условий. Такое понимание физической сущности фотона является совершенно неприемлемой в официальной науке, поскольку как известно, уравнение E = hω должно выполняться всегда и с общепринятой точки зрения означает определение "кванта". Но в данном случае определением кванта является решение нелинейного уравнения Шредингера и такой "квант" не обладает определённой частотой.

      Для того чтобы обозначить принципиальную разницу в таком понимании "кванта", можно рассмотреть некий солитон, который содержит в себе очень широкий спектр частот скажем шириной в гигагерц. Такой "квант" будет обладать свойствами, которые будут принципиально отличаться от свойств чисто монохромного кванта и его главным свойством является способность концентрировать свою энергию на очень малых пространственных промежутках, создавая экстремальные пики напряжённости поля. Такой квант будет проявлять все свойства отдельной независимой частицы и вести себя по отношению к распределению своей энергии, как капля жидкости. Можно предположить, что структура реликтового излучения как раз и является коллективом таких квазичастиц, у которых энергия распределена по частотному диапазону в соответствии с излучением абсолютно чёрного тела, только таким "телом" для реликтового излучения по существу является сам широкочастотный фотон.


© Амерзон Тимирзяев "Старая Индийская Защита"       Яндекс.Метрика

Рейтинг@Mail.ru