Эткин В. А.: другие произведения.

Торсионно-ориентационные процессы (Torsion-orientation processes).

Журнал "Самиздат": [Регистрация] [Найти] [Рейтинги] [Обсуждения] [Новинки] [Обзоры] [Помощь]
Peклaмa:

Peклaмa:


 Ваша оценка:
  • Аннотация:
    Обосновывается существование специфического класса ориентационных процессов, обусловленных зависимостью потенциальной энергии от взаимного расположения осей вращения тел. Предложено аналитическое выражение закона сохранения энергии, содержащее члены, ответственные за процессы кручения и ориентации. Подчеркивается, что самопроизвольное протекание таких процессов подчиняется энергодинамическому критерию минимума упорядоченной энергии

      Введение. К настоящему времени в естествознании накопилось достаточно много наблюдений, связанных с самопроизвольным упорядочиванием взаимного расположения вращающихся тел. Первыми на это обстоятельство обратили внимание астрономы, наблюдавшие выстраивание в одной плоскости колец Сатурна и орбит ряда планет. В макромире это явление известно также давно и проявляется, в частности, в странном поведении "китайского волчка" - гироскопа, который, будучи внезапно перевернутым на 180 градусов, постепенно приостанавливает свое вращение и затем изменяет его на противоположное с практически той же угловой скоростью.  Когда исследователям стало доступно наблюдение за поведением систем, ориентирован­ных по классическому спину (собственному механическому моменту вращения элементарных частиц), подобного рода явления обнаружились и в микромире. Так, еще в первой половине ХХ столетия американские физики Ф. Блох (1936) и Д. Юз (1947) наблюдали более сильное рассеивание на намагниченной пластине нейтронов с ориентацией спинов, параллельной магнитному полю [1]. В 40-50-е годы Э. Пёрселл и Р. Паунд [2], а также А. Абрахам и У. Проктор [3] в опытах по ядерному магнитному резонансу обнаружили наличие специфи­ческого спин-спинового взаимодействия, приводящего к установлению при низких температурах единой ориентации ядерных спинов. В 60-е годы было экспериментально установлено, что при прохождении нейтронов через поляризо­ванную по спину мишень возникает прецессия нейтронов, величина которой на несколько порядков выше той, которая могла бы быть вызвана магнитным полем [4]. В 80-е годы на установке для измерения лэмбовского сдвига были выявлены необычные особенности интерференции водорода в различных его спиновых состояниях [5] и обнаружено, что спиновая поляризация атомарного водорода препятствует его объединению в молекулы [6]. Тогда же в эксперимен­тах с 3Не была обнаружена зависимость его теплопроводности от состояния ядерных спинов [7]. В 90-е годы было найдено также, что протоны с ориентацией спинов, противопо­ложной спинам мишени, как бы "проходят сквозь" протоны мишени (без видимого взаимодействия), в то время как при одинаковой ориентации спинов в пучке и в мишени рассеяние их происходит в полном соответствии с теоретическими представлениями [8].

Эти и многие другие эксперименты указывали на зависимость энергии системы от ее суммарного спина. Поскольку же в этих экспериментах изменялась только ориентация спинов, а не их величина, речь здесь идет скорее не о торсионных взаимодействиях, которые состоят в передаче углового момента вращения (ускорении аксиального типа), а об особой категории процессов, которые уместно было бы назвать ориентацион­ными. В [9,10] мы показали, что такого рода процессы существуют на всех уровнях мироздания. С феноменологических позиций они обусловлены тем, что различная ориентация тел в механическом отношении не эквивалентна [11]. Однако изучению ориентационных процессов до недавнего времени уделялось, на наш взгляд, недостаточно внимания. Интерес к ним возрос только в последние десятилетия в связи с поиском так называемой "пятой силы" - взаимодействия, отличающегося от гравитационного, электромагнитного, сильного и слабого. Чаще других на эту роль претендует торсионное взаимодействие, приписываемое гипотетическим полям сил инерции [12,13]. Между тем огромное число фактов, лежащих в основе термодинамики необратимых процессов [14], свидетельствует о том, что любой реальный процесс возникает под действием не одной, а всех действующих в системе сил (принцип Онсагера), так что его характер и направление определяется соотношением этих сил и степенью их вовлеченности в тот или иной процесс. Особенно очевидно это для явлений на стыках различных научных дисциплин, когда указанные силы имеют различную физическую природу. Поэтому было бы правильнее говорить не о какой-то "пятой силе", порожденной неизвестным ранее фундаментальным взаимодействием, а  о специфике тех процессов, которые возникают под действием уже известных сил, но приводят к специфическим изменениям состояния - упорядочиванию ориентации вращающихся систем и неподвижных тел с анизотропией формы. По причинам, которые станут понятны из нижеследующего, мы будем называть такие процессы торсионно-ориентационными, если это упорядочивание связано с передачей телам вращательного ускорения. Их рассмотрение целесообразно осуществить с позиций термокинетики как единой теории скорости процессов переноса вещества и внутренней энергии [15] и энергодинамики как её дальнейшего обобщения на процессы преобразования любых форм энергии независимо от их принадлежности к той или иной области знания [16].

 

Закон сохранения энергии для неоднородных сред с кручением. Как известно, еще классическая (равновесная) термодинамика выразила изменения внутренней (собственной) энергии системы U в каком-либо обратимом (квазистатическом) процессе в весьма общем виде произведения обобщенного потенциала Ψi (температуры T, давления P, химического потенциала k-го вещества μk и т.д.) на измене­ние обобщенной координаты θi (энтропии S, объема (с обратным знаком) -V, массы k-го вещества Mk и т.п.) [14,15]:

dU = TdS - PdV + Σk μkdMk = Σi Ψi dθ. ( i=1,2,...,n)  ( 1 )                                                         

Здесь члены TdS, PdV и μkdMk характеризуют соответственно элементарный теплообмен системы dQ, элементарную работу расширения dW и элементарный перенос энергии k-м веществом через границы равновесной системы (энергомассообмен) dUk; n - число степеней свободы равновесной системы.

В равновесных системах, к которым относится уравнение (1), изменение величины θi  обусловлено исключительно переносом некоторого ее количества через границы системы. Это позволяет выразить изменение параметров θi во времени t  известным выражением:

dθi /dt = -ji ndf( 2)

                                                              

где  j =ρiwi - плотность потока физической величины θi  через замкнутую повер­х­­­ность системы f  в направлении внешней нормали n ; ρi = dθi/dV  - плотность величины θi ; wi = vi - vm - скорость перемещения ее элемента dθiidV относи­тельно центра массы элементарного объема dV (vi = dri/dt, vm = drm/dt, где ri, rm- радиус-векторы соответ­ственно элемента  i-й физической величины dθi и элемента массы dM в неподвижной системе отсчета).

Подставляя (2) в (1), имеем:

dU/dt = - Σi Ψi ji ndf  ( 3 )                                                       

            Нетрудно заметить, что уравнение (3) является следствием более общего выражения

dU/dt = - Σi ∫ψiji ndf  ( 4 )

                                                           

для частного случая однородной системы, когда локальное значение ψi обобщенного потенциала Ψi  одинаково во всех точках системы и потому вынесено за знак интеграла.

            Здесь ψiji представляет собой i-ю составляющую плот­ности потока внутренней энергии ju = Σi ψiji через элемент df поверхности системы, покоя­щейся относительно неподвижной системы координат.

Переходя в (3) на основании теоремы Остроградского-Гаусса к интегралу по объему системы, приходим к выражению закона сохранения энергии для произвольной области континуума, предложенному Н. Умовым в 1873 г.:

dU/dt = - ∫divju dV  ( 5 ) 

                                                          

            Развернутую форму этого уравнения легко получить, представляя в нем

divju = Σi div(ψiji)  в виде суммы двух слагаемых Σi ψi divji + Σijigradψi:

dU/dt = - Σi ψi div ji + Σi Xi ji ,  ( 6 )

                            

где Xi = - gradψi - движущая сила i - го процесса, называемая в теории необратимых процессов "термодинамической силой в ее энергети­ческом представлении".

Это уравнение содержит по сравнению с (1) удвоенное число членов. Его дополнительные члены соответствуют процессам, не свойственным однород­ным системам. Прежде всего, это процессы диссипации (рассеяния) энергии, приводящие к самопроизвольному изменению ряда термодинамических парамет­ров (энтропии S, объема V, массы k-го вещества Мk  и т.д.) вследствие трения, расширения в пустоту, химических реакций и т.п.  В уравнениях баланса этих величин [14]

dρi/dt = - div ji  + σi , ( 7 )                                                                   

это учитывается введением плотности внутренних источников этой величины σi, в то   время как divji отражает изменение ρi  вследствие переноса физической величины θi  через границы системы (при теплообмене, объемной деформации, диффузии и т.д.).

С учетом (7) уравнение (6) принимает вид:

dU/dt = Σi ∫ ψi(dρi/dt)dV + Σi ∫ ψi σi dV + Σi Xi ji dV  ( 8 )            

                              

 Нетрудно заметить, что в равновесных (внешне и внутренне) системах, где Xi = 0, ψi  = Ψi , а внутренние источники σi  отсутствуют, это уравнение переходит в (1). Следовательно, члены третьей суммы (8) могут относиться только к работе Wi, совершаемой системой помимо работы расширения. Действительно,  полагая для простоты Xi  и vi  постоянными по объему системы и вынося их на этом основании за знак интеграла, имеем:

Xi ji dV = ∫ Xi vi dθi = Fi vi ,  ( 9 )           

                                                                      

где Fi = θiXi . Это выражение соответствует определению секундной работы (мощности) i-го процесса Ni = dWi /dt как произведению результирующей силы Fi  на скорость перемещения vi объекта ее приложения θi. Тем самым Xi приобретает простой и ясный смысл силы в ее обычном (ньютоновском) понима­нии, отнесенной к переносимой ею полевой величине (Xi = Fi /θi). 

Согласно (8) в процессе совершения работы энергия может переходить из одной ее (i-й) формы в любую другую (j-ю), в том числе тепловую (т.е. рассеиваться). Это обстоятельство делает уравнение (6) применимым к процессам с любой степенью диссипативности и позволяет непосредственно получить из (8) основополагающее в теории необратимых процессов выражение для скорости возникновения энтропии в стационарных процессах (где dU/dt = 0) [15]. Тем самым предложенная форма закона сохранения энергии отличается от применя­емой в механике сплошных сред, электро­динамике и термодинамике необрати­мых процессов [14] учетом дополнитель­ных процессов преобразования энергии, сопровождаю­щихся совершением полезной работы Wi и (или) рассеянием энергии.

Возникновение внутри системы потоков энтропии S, масс k-х компонентов Мk  , зарядов θе , импульсов Мkvk  и т.п. представляет интерес потому, что приводит к  перерас­пределению параметров θi   по объему системы. Специфика таких процессов состоит в том, что они вызывают противоположные по знаку изменения свойств системы (параметров θi или ρi) в различных ее областях или элементах объема, т.е. приводят к поляризации системы в самом широком понимании этого термина. Согласно (6) число таких процессов в общем случае соответствует числу n степеней свободы равновесной системы. Если, например, система термически неоднородна (Xi = -ÑT0), она приоб­ретает способность проводить тепло (ji - плотность потока энтропии) и при этом преобразовывать часть его в полезную работу, что имеет место в термоэлектрических генераторах. Если Xi = р ≠ 0,  в системе возникают процессы фильтрации (ji = vi - скорость фильтрации) с преобразованием части потенциальной энергии в кинетическую (как в струйных аппаратах). Аналогичным образом при Xi = -Ñμk ≠ 0 возникают процессы диф­фузии (ji = jk - плотность потока k-го вещества) с преобразованием части химической энергии в механическую или электрическую (как в гальвани­ческих и топливных элементах).

Это положение распространяется также на случай движущихся или заряженных систем, а также систем, находящихся во внешних силовых полях. Если, например, система содержит свободные электрические заряды θе, то к правой части (1) добавляется член φdθе, характеризующий работу ввода электрического заряда в область с электрическим потенциалом φ. В таком случае во второй сумме (6) появится дополнительный член XeЈje , ответственный за процессы электропроводности, где Xе = Е = -Ñφ - напряженность электрического поля, jе  - плотность электрического тока1). Точно так же, если к (1) добавляется член ψgdМ, характе­ризующий работу ввода массы М в гравитацион­ное поле с потенциалом ψg , то во второй сумме (6) появится дополнительный член XgЈjm , характеризующий преобразование гравитационной энергии, где Xg = -Ñ ψg = g  - напряженность гравитацион­ного поля, jm - плотность потока вещества. Подобным же образом для системы, компоненты которой движутся поступательно со скоростью vk, к выражению (1) добавляются члены vkd(Mkvk), где Мkvk  - импульс k-го компонента. В таком случае в (6) появляются члены XwЈjw, характеризующие преобразование кинетической энергии, где Xw = -Ñvk  - вектор-гради­ен­т скорости компонента, jw = rkvkwk - тензор плотности потока количества движения.

Используя подобие электрических и магнитных явлений (симметрию уравнений Максвелла), подобным образом можно учесть процессы в системе, располагающей магнитной степенью свободы. В этом случае в (1) появится дополнительный член ψмdМм , опреде­ляющий работу ввода в систему с так называемым "магнитным потенциалом" ψм  "магнитной массы" Мм [16]. При этом в правой части (6) появится член XмЈjм , где Xм = - Ñψм = H - напряженность магнитного поля, jм = rмvм  - плотность "магнитного тока смеще­ния" [15].

Наконец, если система как целое вращается, то к правой части выражения (1) добавляется член Σ Ωα dθωα , где Ωα, θωα - компоненты вектора  угловой скорости Ω (α =1,2,3) и момента количества движения  θω = IΩ (I - момент инерции тела). Соответст­венно во второй сумме (6) появляются члены XωαЈjωα , где Xωα = - Ñωα , jωα = ρωwω  - компо­­ненты вектора-градиента угловой скорости ÑΩ и тензора плотности потока момента количества движения (ρω = ЇθωV; wω  - относительная скорость переноса момента количества движения). Эти члены характеризуют процессы переноса количества вращательного движения в системах с неоднород­ным полем угловой скорости вращения. Такого рода взаимодействие,  строго говоря, и следует называть торсионным [12,13]. Следует заметить, однако, что согласно (6) перенос "завихренности" (в частности, турбулентный перенос импульса) возможен лишь в средах, обладающих моментом инерции (I 0).

Дальнейшую детализацию протекающих в неоднородных системах процессов можно осуществить, учитывая, что радиус-вектор ri  элемента dθвыражается произведением базисного (единичного) вектора еi, характеризую­щего его направление, на модуль ri этого вектора. Поэтому его изменение в общем случае выражается двумя слагаемыми:

dri = dφri  + drri = еidri + ri dеi .     ( 9 )

Здесь первое слагаемое правой части dφri  характеризует перенос элемента dqi  без изменения направления переноса еi , а второе слагаемое - изменение направления этого вектора. Величину dеi удобнее выразить через вектор угла поворота φ, нормальный к плоскости вращения, образованной векторами  еi  и dеi  [15]. Тогда dеi  определится внешним произведением  векторов dφi и еi, так что ridеi = [dφi,ri] и Xi  × [dφi ,ri] =  dφi ×[ri,Xi]. При этом уравнение (6) примет с учетом (7) и (8) вид:

dU/dt = Σi ∫ ψi(dρi/dt)dV + Σi ∫ ψi σi dV + Σi Xi jic dV + Σi Mi (dφi /dt) ρidV           ( 10 )

             

где jiс = riеi dri /dt   -   плотность потока смещения элемента dθi относительно центра массы системы; Mi = ri ×Xi - момент силы Xi ; dφi /dt - угловая скорость вращения элемента dθi относительно центра масс системы.

Выражение (10) является наиболее общим и в то же время наиболее детальным из известных математических формулировок закона сохранения энергии. Помимо процессов рассеяния и переноса, рассматриваемых в теории необратимых процессов и физической кинетике, оно описывает процессы переориентации  векторов смещения dri , возникающие при наличии моментов Mi термодинамических сил Xi . При этом оно содержит два вида членов, ответст­венных за "кручение". Прежде всего, это члены третьей суммы (10), содержащие "торсионные" силы Xωα - вращательные компоненты вектора-градиента угловой скорости ÑΩ. Эти члены характеризуют процессы переноса момента количества движения, обуслов­лен­ные неоднородным распределе­нием в пространстве плотности углового момента вращения тел или частей тела (равно как и их угловой скорости ω). На этом принципе работают, например, гидромуфты [17].

Иного рода члены четвертой суммы (10), содержащие моменты сил Mi . Формально они имеют смысл работы, совершаемой моментом силы Мi  в единицу времени при переориентации элемента dqi   со скоростью Xe×je. Однако характерно, что в соответствии с (9) и (10)  эти моменты исчезают, когда направление векторов Xi  и dri  совпадает. Поэтому их следовало бы назвать не крутящими (вращающими), а ориентацион­ными. В отличие от торсионных воздействий, ориентационные процессы не изменяют величины момента количества движения системы и ее кинетической энергии вращения, влияя лишь на ориентацию тел или элементарных частиц относительно внешних тел или полей (угол φi), т.е. на соответствующую часть  их потен­циальной энергии U(φi), зависящую от их взаимной ориентации. В соответствии с термодинамическими принципами классификации процессов (различающими процессы не по причинам, их вызывающим, и не по физической природе взаимодействия, а по их последствиям), такие процессы  и следовало бы назвать ориентацио­нными.

 

 

 

 

Причины возникновения ориентационных моментов.

 

Особенностью неоднород­ных систем, как показано в [16],  является смещение центра соответствующей экстенсивной величины θi  относительно центра масс системы в целом. Известно, что положение этого центра (его радиус-вектор Ri) определяется выражением:

Ri = θi-1ri i                                                           ( 11 ) 

                                          

Если за начало отсчета текущей (эйлеровой) координаты ri принять положение центра величины θi в однородной (равновесной) системе Riо, то ΔRi = Ri -Riо   будет определять смещение центра величины θi от центра масс системы Rm, поскольку в полностью (внешне и внутренне) равновесной системе положение Rm  и Riо  совпадает. Таким образом, под действием сил Xi в неоднородной системе возникает некото­рый "момент распределения" Zi = θiΔRi  параметра θi:

Zi iΔRi = ri i .                                                  ( 12 )

Этот процесс перераспределения параметров ∫rii может привести к тому, что часть действующих в системе сил окажется нецент­раль­ными по отношению к массе системы. Такие силы после приведения к центру массы системы образуют ориентационные моменты, стремящиеся переориентировать ΔRi таким образом, чтобы силы Xi  стали центральными.

Менее очевидной причиной может стать наличие в нестационарной системе нескольких разнонаправленных сил Xi . Согласно основному положению теории необратимых процессов, каждый из потоков ji  возникает под действием всех имеющихся в системе сил того же (или четного) тензорного ранга Xj (j =1,2,...n). Это находит отражение в феноменологических (основанных на опыте) законах Онсагера [13]:

ji = Σi LijXj ,                                                              ( 13 )

                                                             

где Lij - так называемые "феноменологические" коэффициенты, характеризу­ющие проводи­мость системы. Частными случаями (13) являются известные законы теплопроводности (Фурье), электропроводности (Ома), диффузии (Фика), фильт­ра­­ции (Дарси), вязкого трения (Ньютона) и т.п.

Таким образом, согласно современным представлениям, число разнородных сил, порождающих тот или иной независимый процесс, в общем случае равен числу неравновесных степеней свободы системы, т.е. отнюдь не сводится к четырем известным типам "фундаментальных" взаимодействий. При этом уравнения (13) отражают взаимосвязь процессов, возникающую вследствие наложения разнородных сил Xj.. Такое "наложение" приводит к возникновению многочисленных эффектов (термомеханических, термохимических, термоэлект­рических, термомагнитных, электромеханических, гальваномагнитных и т.п.) [14,15]. Эти эффекты хорошо изучены, и в их существовании нет никаких сомнений. В частности, как следует из (13), процесс смещения какого-либо параметра θi (например, электри­ческий ток) может возникнуть не только за счет сил электрической природы, но и под действием "термодвижущей силы" Xj = - ÑТ. Последняя, как известно, наравне с магнитной составляющей силы Лоренца искривляет траекторию движения электрического заряда и приводит к появлению электрического поля E" в направлении силы Xj  (это явление называют термомаг­нитным эффектом) [13]. Аналогичным образом процесс перераспре­де­ления электрических зарядов могут вызвать и механические напря­же­ния Xмех (пьезоэлектрический эффект). Таким образом, уравнения (6) и (10) вместо поиска единой теории поля предлагают единый метод нахождения явно различимых движущих сил разнообразных физико-химических процессов, включая процессы переноса и преобразования вращательного движения, а также процессы переориентации имеющихся в системе неоднородностей. Эти последние процессы возникают под действием моментов Mi, стремящихся переориентировать векторы ΔRi в направлении их уменьшения. Поскольку векторы Mi  и dφi явились результатом разложения второй суммы (6) и отражают две стороны одного и того же процесса перераспределения параметра qi, аналогичное (12) уравнение следует написать и для обобщенных скоростей процесса переориентации :

dφi/dt = ΣiKijMj ,   ( 14 )

где Kij - некоторые феноменологические коэффициенты, характеризующие "податливость" системы повороту.

Как и (13), эти уравнения отражают то обстоятельство, что процесс переориентации может быть вызван любым из моментов Mj. В частности, это означает, что на процесс ориентационной поляризации электри­ческих и магнитных диполей влияют не только электрические или магнитные поля, но и поля температур, напряжений, концентраций и т.п. Процессы переориентации могут вызвать также и так называемые торсионные поля (поля, характеризуемые  антисимметричной частью тензора ÑΩ). Известно, что действие некоторых из моментов Mi  на вращающиеся тела или частицы вызывает возникновение их прецессии1). Известно также, что момент силы Mi, который необходимо приложить к оси вращения, чтобы повернуть ее на угол dφi за время dt , равен скорости изменения момента количества движения θω [17] :

Mi = |dφi/dt| ∙|θω |sin φi( 15 )

 

Отсюда следует, что при той же величине "возмущающего" момента Mi угол φi  тем меньше, чем выше момент количества движения θω. Поэтому при сообщении телу дополнительного момента количества движения θω  угол φi  уменьшается, т.е. ориентация осей вращения тел становится более упорядо­ченной. Таким образом, процесс обмена моментом количества движения  также сопровождается переориентацией моментов количества движе­ния вращающихся тел. Именно это мы и подчеркивали, говоря о торсионно-ориентационных процессах. Следует, однако, подчеркнуть, что "торсионные" взаимодействия отражают лишь часть феномено­логии, связанной с процессами переориентации. В частности, в случае элементарных частиц, спины которых могут менять лишь свое направление,  но не величину, имеет место чисто ориентационное их взаимодействие. Как показано в [16], эти процессы также подчиняются энергодинамическому критерию минимума упорядоченной энергии Е = Σi XiZi, т.е. минимуму превратимой (работоспособной) части внутренней энергии системы U. В отличие от известных термодинамических потенциалов типа свободной энергии Гельмгольца или свободной энтальпии Гиббса, которые не применимы к открытым системам, а в изолированных системах отражают лишь поведение её в целом, понятие упорядоченной энергии применимо для любых систем, а её величина Еi может быть найдена для любой степени её свободы. Это позволяет проследить за эволюцией каждой из них в отдельности. Как и для других термодинамических потенциалов, убыль упорядоченной энергии какой-либо степени свободы Еi = XiZi соответствует приближению системы к "частичному" равновесию (i-го рода). В случае вращающихся тел самопроизвольный характер ориентационных процессов обусловлен стремлением к минимуму кинетической энергии системы вращающихся тел. Для спиновой системы это соответствует исчезновению их прецессионного движения и упорядочиванию взаимной ориентации спинов [18].

Такая тенденция к минимуму упорядоченной энергии характерна, как показано в [16], для каждой степени свободы поливариантной системы Еi, в том числе и для гравитационной энергии системы взаимодействующих тел. В этом можно убедиться, рассматривая потенциальную энергию в поле тяжести Земли тела, имеющего форму гантели [18].    

Еще одной очевидной причиной возникновения ориентационных процессов является наличие у ряда веществ электрических или магнитных диполей, образовавшихся под действием внешних  силовых полей в результате относительного смещения в пространстве противоположного знака зарядов или полюсов. Противоположный знак сил, действующих на эти заряды или полюса, приводит к появлению пары сил, вызывающих их ориентацию по полю (такая поляризация называется ориентационной) [19].

Обсуждение результатов.    Как следует из выражения (10), все известные формы упорядочивающего энергообмена могут включать в себя составляющую, которая восприни­мается неоднородными системами как их ориентационная поляризация. Это обстоятельство делает излишним привлечение неизвестных ранее видов дальнодействий для объяснения связанных с этим явлений. Согласно изложенному, существование торсионных и ориентационных взаимодействий непосредственно вытекает из закона сохранения энергии для пространственно неоднородных сред. Независимо от того, являются ли они сильными или слабыми, эти взаимодействия порождают процессы упорядоченного энерго­обмена (в форме работы) и потому в принципе не могут быть чисто информационными.

Предпринятое здесь рассмот­рение торсионных и ориентационных процессов и соответствующих им  взаимодействий носило чисто термодинами­ческий (феноменологи­ческий) характер, который не претендует на полное описание всех деталей процесса и потому не требует установления природы упомянутых взаимодействий, структуры системы и "механизма" передачи ею энергии. Будучи свободным от каких-либо гипотез или постулатов, такой подход способствует устранению недоверия "конвенциональной науки" к названным процессам. Вместе с тем предложенный подход позволяет провести четкую грань между торсионными и ориентационными воздействиями. С позиций энергодинамики торсионные взаимодействия порождены неоднородным полем угловых скоростей вращения сред, обладающих массой и определенным моментом инерции. Передача таких взаимодействий физическим вакуумом весьма проблематична. Напротив, ориентационное воздействие передается известными силовыми полями, так что их исследование может опираться на прочный фундамент современного естествознания.

           Количественное описание ориента­цион­ных процессов представляется нам очередным шагом к изучению явлений структурообразования на любом уровне мироздания, начиная от ДНК и кончая  галактиками. Во всяком случае, оно дает ключ к пониманию происхождения таких процессов, к нахождению их движущих сил и к выяснению их влияния на функциональ­ные возможности неравновесных систем. Становится понятным, что при протекании в одних частях или степенях свободы поливариантной системы каких-либо релаксационных процессов другие их части или степени свободы могут удаляться от равновесия, что и обеспечивает возможность длительного развития таких систем, минуя состояние равновесия. Обусловлено это тем, что приближение системы к равновесию сопровождается не только рассеянием энергии, но и полезным преобразованием энергии, как это имеет место в колебательных контурах. Совершаемая при этом внутренняя работа и обусловливает поддержание в системе временного порядка, именуемого диссипа­тив­ными структурами. Характерно, что такие полезные превращения энергии могут быть вызваны не только  внешними силовыми полями (электромаг­нитными, гравита­цион­ными), но и полями температур, давлений (напряжений), концентра­ций и т.п. в самой неоднородной системе. Особенное значение приобретает это для понимания причин возникновения так называемых процессов "самоорганизации", которая в действительности обусловлена совершением полезной внутренней работы одних частей системы над другими при неизбежной необратимости (наличия потерь) в тех и других. В частности, уравнение (10) вскрывает причины возникновения так называемых "диссипативных структур", т.е. упорядоченных состояний, поддерживаемых протекающими в системе диссипативными процессами. В этом случае стационарное состояние частично упорядочен­ных систем возникает как результат взаимной компенсации двух противоположных процессов - ориентации (при совершении работы) и дезориентации (вследствие диссипации энергии). Особенно важно понимание того, что ориентационные процессы могут быть самопроизвольными (подобными явлению спонтанного намагничи­вания или упорядочения ориентации спиновых систем при низких температурах), т.е. возникать на фоне релаксации системы [18].

Термодинамический метод нахождения движущих сил и обобщенных скоростей ориентационных процессов имеет также немаловажное значение для изучения влияния относительной ориентации ядерных частиц, атомов и молекул на кинетику и катализ химических реакций [20].  Поскольку процессы переориентации могут вызвать деструкцию материалов, их изучение представляет интерес и для материаловедения, а также для гидродинамики (в связи с возникно­вением и разрушением турбулентности).

Изучение процессов переориентации может пролить новый свет и на работу вращающихся устройств, якобы генерирующих свободную энергию. Практический интерес в этом плане представляет выяснение причин их самопроизвольного вращения. Здесь важно то обстоятельство, что благодаря взаимосвязи различных процессов, отраженной в законах (15), процессам переориентации неоднородности подвержены любые степени свободы системы, в том числе вектор смещения массы ΔRm. Это означает, что процессы переориентации могут изменять и положение тела как целого. Этот процесс можно сделать в принципе непрерывным (переходящим во вращение), если своевременно изменять направление действия сил Xj путем организации, например, колебательного процесса (изменяющего знак смещения ΔRi) или периодическим чередованием сил различной природы (создающем имитацию "вращающегося" поля). Не исключено, что именно этот "механизм" лежит в основе самовращающихся технических устройств типа диска Сёрла [21].

                                             Список литературы

1.      Физический энциклопедический словарь, М., 1983, 928 с.

2.      Pursel E.M., Pound R.V. // Phys. Rev., 1951. V.81. P.279.

3.      Абрагам А., Проктор У. // В кн. "Проблемы современной физики", М.: Мир,1959. С.111-144.

4.      Барышевский В.Г., Подгорецкий М.И. Ядерная прецессия нейтронов. // ЖЭТФ, 1964, Т. 47, С.1050.

5.      Соколов Ю.Л., Яковлев В.П. Изменение лэмбовского сдвига в атоме водорода (n=2). // ЖЭТФ, 1982, Т.83, Вып.1(7), С.15.

6.      Силвер А., Валравен Ю. Стабилизация атомарного водорода. // УФН. 1983. Т.139. Љ 4. С.701.

7.      Lhuiller C. Transport properties in a spin polarized gas, III. //J. Phys. (Fr.), 1983, V.44, Љ 1, Р.1.

8.      Криш А.Д. Столкновение вращающихся протонов. // В мире науки, 1987, Љ10, С.12.

9.      Эткин В.А. Об ориентационном взаимодействии (http://zhurnal.lib.ru/), 22.05.2005.

10.  Эткин В.А. К термодинамике ориентируемых систем (http://zhurnal.lib.ru/),10.07.2005.

11.  Ландау Л.Д, Лившиц Е.М. Теоретическая физика. Т.1.- Механика.  М.,1958.

12.  Акимов Ф.Е. Феноменологическое введение торсионных полей и их проявления в фундаментальных экспериментах. / В кн. "Горизонты науки и технологий ХХI века", с.139-167.

13.  Шипов Г.И. Теория физического вакуума. М.: Наука,1997.

14.  Де Гроот С., Мазур П. Неравновесная термодинамика. М.: Мир, 1964.

15.  Эткин В.А. Термокинетика (термодинамика неравновесных процессов переноса и преобразования энергии). Тольятти, 1999, 228 с.

16.  Эткин В.А. Энергодинамика (синтез теорий переноса и преобразования энергии). - С-Пб.: Наука, 2008, 409 с.

17. Эткин В.А. К математическому моделированию торсионных и ориентационных

      взаимодействий (http://sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/4956.html), 08.04.2003.

18.  Эткин В.А. О термодинамической направленности процессов самоорганизации (http://zhurnal.lib.ru/), 13.10.2007.

19. Эткин В.А. Ориентационная поляризация спиновых систем . (http://www.n-t.org/                 

       tp/ng/ssv.htm), 05.08.2003.

20. Эткин В.А. Об ориентационном взаимодействии спиновых систем (http://www.n-t.

      org /tp/ng/ov.htm), 19.06.2002.

21. Рощин В.В. , Годин С.М. Экспериментальное исследование нелинейных эффектов в динамической магнитной системе. (http://www.n-t.org /tp/ng/ov.htm), 2001


1) В отсутствие свободных зарядов jе  уступает место току смещения.

1)  Прецессия - движение, при котором ось вращения тела описывает круговой конус


 Ваша оценка:

РЕКЛАМА: популярное на Lit-Era.com  
  А.Енодина "Не ради любви" (Попаданцы в другие миры) | | Е.Истомина "Ман Магическая Академия Наоборот " (Любовная фантастика) | | В.Мельникова "Избранная Иштар" (Любовное фэнтези) | | У.Гринь "Чумовая попаданка в невесту" (Попаданцы в другие миры) | | Б.Толорайя "Найти королеву" (ЛитРПГ) | | Т.Мирная "Чёрная смородина" (Фэнтези) | | С.Елена "Невеста из мести" (Приключенческое фэнтези) | | А.Емельянов "Мир Карика 3. Доспехи бога" (ЛитРПГ) | | Д.Вознесенская "Таралиэль. Адвокат Его Темнейшества" (Любовное фэнтези) | | LitaWolf "Проданная невеста" (Любовное фэнтези) | |
Связаться с программистом сайта.

Новые книги авторов СИ, вышедшие из печати:
Э.Бланк "Атрион. Влюблен и опасен" Е.Шепельский "Пропаданец" Е.Сафонова "Риджийский гамбит. Интегрировать свет" В.Карелова "Академия Истины" С.Бакшеев "Композитор" А.Медведева "Как не везет попаданкам!" Н.Сапункова "Невеста без места" И.Котова "Королевская кровь. Медвежье солнце"

Как попасть в этoт список
Сайт - "Художники" .. || .. Доска об'явлений "Книги"