Эволюция знаний о солитонах
Приведём некоторые, наиболее важные исторические условия, математические и физические основания для введения в энергетику квантового вакуума со - литонных представлений.
В 1686 г. И. Ньютон, в лондонском издании своего труда «Математические начала натуральной философии», в котором он обобщил результаты своих исследований и исследований, полученных его современниками и предшественниками - Р. Гуком, Г. Галилеем, И. Кеплером, Р. Декартом, X. Гюйгенсом, Дж. Борели, Э. Галлеем, и др. - изложил две теоремы (7, с. 730-732; 111, с. 11,207):
- в первой теореме он доказывает постоянство потенциала внутри сферы;
- во второй теореме, доказательство которой приписывают Лапласу, доказывается несжимаемость поля притяжения вне этой сферы.
В 1809 г. Дж. Айвори обобщил вывод о постоянстве потенциала в случае эллипсоидов, а в 80-х годах XX века В. И. Арнольд и А. Б. Гивенталь распространили вывод Ньютона и Айвори о постоянстве потенциала внутри сферы и эллипсоида - на произвольные гиперболические гиперповерхности (111, с. 11, 207).
В1828 г. Д. Грин развил теорию электричества и магнетизма, опираясь на найденные им соотношения, связывающие между собой интегралы различных типов. Формулу связи интеграла по объёму с интегралом по поверхности, которую Л. Эйлер знал ещё в 1771 г., называют теперь теоремой Грина, вследствие её неизменного соответствия эмпирическим фактам. Формула получила известность лишь в 1845 г. после повторного опубликования работы Грина и обрела необычайную значимость в науке XIX-XX вв. Она основана на свойствах функции, которую использовали для исследования эфира, электромагнетизма и других векторных полей энергии Гаусс, Гельмгольц, Лагранж, Лаплас, Максвелл, Остроградский, Пуассон, Стокс и другие учёные. «Эта функция представляет сумму всех электрических и магнитных зарядов в поле, поделённых на расстояния от них до какой-либо данной точки» {Уиттекер). Грин первым назвал эту функцию потенциальной, или аналитической, т. е. которая могла быть разложена в степенной ряд, и ввёл тем самым понятие потенциала в математику и физику. Применяя теорему Грина, учёные получили множество интересных результатов. Приведём в изложении Уиттекера один из наиболее важных результатов для солитонных представлений энергии (7, с. 166; 116, с. 90; 127).
- «Есть полая проводящая оболочка, ограниченная двумя замкнутыми поверхностями, в которую и вокруг которой помещены несколько наэлектризованных тел. Назовём внутреннюю поверхность оболочки и тела, которые находятся внутри неё, внутренней системой, а внешнюю поверхность и тела, находящиеся снаружи, - внешней системой. Тогда все электрические явления внутренней системы, связанные с притяжениями, отталкиваниями и плотностями, будут таковы, как если бы наружной системы не было вообще, а внутренняя поверхность была бы идеальным проводником, связанным с Землёй. А все электрические явления внешней системы будут таковы, как если бы внутренней системы не существовало, а наружная поверхность была идеальным проводником, содержащим количество электричества, равное тому, которое первоначально содержалось в самой оболочке и во всех телах, находящихся внутри неё».
В 1856 г. У. Томсон (лорд Кельвин) сделал указание на аналогию между свойствами волчков и магнитными и электрическими явлениями. В 1874 г. он связал объяснение поляризации света со свойствами фотонов как волчков. Дж. Перри полагает, что, возможно, самое важное приобретение физики со времён Ньютона - результаты опытов Фарадея и теоретические выводы Томсона и Максвелла о том, что свет и лучистая теплота - это электромагнитные возмущения (95, с. 78-79), несмотря на отсутствие в них проявлений магнитных и электрических свойств. Рассматриваем это как первое методологическое указание на возможность существования геометрических границ в разных диапазонах масштабов и частот, только в которых и проявляются разные отдельные свойства материи-энергии. Гироскопи - ческими свойствами Дж. Перри объясняет высокую стабильность дымовых колец (торов), теорию которых дал Томсон, как теорию вихревого строения материи вообще. Томсон сделал «допущение, что атом материи есть не что иное, как удивительное, замечательно стройно сформированное кольцо дыма, которое находится в совершенной жидкости и которое никогда не может подлежать стационарному изменению» - Дж. Перри (95, с. 14). Идею молекулярных вихрей при объяснении тепловых и электрических явлений высказал У. Д.М. Ранкин. Она заключается в том, что всякая частица материи есть маленький волчок (95).
В 1867 г. У. Томсон впервые использовал вихри для объяснения свойств не светоносной среды, а весомой материи и указал, что если атом состоит из вихревых
колец идеальной жидкости, то можно объяснить сохранение материи. Эго были самые ранние попытки создать общую физическую теорию эфира на основе вихревого движения энергии (116, с. 348).
В 1872 г. К. Ф. Клейн впервые сформулировал точку зрения на единство различных преобразований в различных геометриях. Выбирая различным образом группу геометрических преобразований (не только в форме движений) и налагая на них определённые условия «равенства», например, сохранение энергии, можно получить разные геометрии, в том числе и геометрию Евклида (путём преобразования в форме движения). Эго сообщение Клейн сделал на лекции в университете г. Эрлангена (Германия), а идея получила дальнейшее развитие в «эрлангенской программе» (7, с. 656).
Следуя Клейну, мы попытались показать, что в квантовом вакууме действуют геометрии Евклида, Лобачевского и Римана, что фракталы энергии характеризуются в множествах взаимосвязанных геометрий, как «промежуточных» между названными геометриями, вследствие того, что геометрические системы находятся в последовательных и периодических преобразованиях друг в друга: «... <-> со - литон <-»■ вихрь солитон вихрь <-»■ ...» - в переменных масштабах, а в целом - фрактал, как динамическая система, протяжённая в пространстве и времени. Сферический солитон также представляет собой сложную динамическую структуру, составленную из периодически преобразующихся друг в друга вихря и солитона. В качестве солитонов можно рассматривать любую повторяющуюся промежуточную геометрическую конструкцию, существующую в широком диапазоне геометрических масштабов, как динамической системы, составленной из вихрей и солитонов - фракталов энергии, что зависит только от выбранного диапазона масштабов анализа. В качестве элементарной геометрической структуры солитон оказался наиболее удобной статической моделью энергии, вследствие его наибольшей стабильности, по сравнению с любыми другими, периодически возникающими промежуточными структурами во множестве взаимных преобразований.
Повторяемость геометрических свойств в элементарных структурах энергии разных масштабов рассматриваем как необходимое условие познаваемости квантового вакуума. Эго позволяет использовать известные числовые последовательности в качестве математических моделей, наполненных соответствующим физическим содержанием. Точка зрения Клейна явилась обобщением ряда математических идей, изложенных ранее другими учёными, в т. ч. следующих.
В 1868 г. Э. Бельтрами заметил, что геометрия на двумерной плоскости круга Лобачевского совпадает с геометрией на трёхмерных поверхностях отрицательной постоянной кривизны, простейший пример которых представляет псевдосфера, которую, в виду важности для новой энергетической концепции, мы назвали «псевдосферой Лобачевского Бедырами», а свойства отождествили со свойствами вихря-гиперболоида. Рис. 8, с. 239. (7, с. 325).
В1871 г. К. Ф. Клейн, а позже А. Пуанкаре, показали, что в геометрии Лобачевского моделью плоского пространства является внутренность круга (сечение шара), а трёхмерного пространства - внутренность шара. То и другое - как двусторонние пространства, т. е. имеющие границы, что позволяет ввести определённые условия для взаимных преобразований различных геометрий (7, с. 325), (курсив наш).
В 1885 г. Г. Лэмб при исследовании электрических движений в сферическом проводнике обнаружил, что если сферический проводник поместить в быстроме
няющееся поле, то индукционные токи почти полностью ограничиваются поверхностным слоем {оболочкой), {курсив наш). Затем О. Хевисайд показал, что какова бы ни была форма проводника, быстро изменяющиеся в поверхности токи в глубь его вещества не проникают (116, с. 368).
В 1896 г. Г. Ф. К. Сёрл нашёл:
- распределение электрического заряда по движущейся сфере не может находиться в равновесии, если бы электрическая сила была радиальной, поскольку в этом случае механическую силу, приложенную к движущемуся заряду, нечем уравновесить;
- движущийся точечный заряд является не сферой, а сфероидом, полярная ось которого, расположенная в направлении движения, относится к его экваториальной оси в определённой зависимости (116, с. 366).
В том же году У. Б. Мортон показал, что в случае наэлектризованной сферы, поверхностная плотность заряда не изменяется, но силовые линии уже не покидают сферу под прямым углом, из чего следует, что к сфере должны быть приложены тангенциальные составляющие сил, действующих на сферу. Тангенциальные составляющие, будучи неуравновешенными, создают момент вращения сферы. Всё это приводит к деформации сферы и новому динамическому равновесию системы в движении - новой постоянной скорости прямолинейного движения.
В 1895 г. Дж. Лармор и в 1905 г. В. Вин обсуждали возможность доказательства того, что инерция обыкновенной материи имеет следующую природу (116, с. 367):
- атомы материи состоят из электронов, а энергия поля, которое окружает сферу, больше, когда сфера движется, чем когда она находится в покое;
- работа, которую необходимо выполнить, чтобы сообщить сфере заданную скорость, больше, когда она заряжена, чем когда она не заряжена;
- масса увеличивается (как ток смещения) из-за присутствия заряда, вследствие самоиндукции конвекционного тока, образующегося при движении заряда.
В 1900 г. лорд Кельвин в Лондонском Королевском университете в лекции о состоянии науки в первые годы XX века с названием «Девятнадцатый век закрыл тучами динамическую теорию тепла и света» обсуждал неразрешённые трудности теоретической физики (183):
Эфир должен обладать свойством твёрдого тела. Тогда почему планеты движутся в нём не встречая сопротивления?
- О допустимости сверхсветовой скорости, с которой должны двигаться ещё не открытые частицы.
В 1904 г. А. Зоммерфельд представил в Гетгингенскую академию две работы о динамике электрона. В них он показал и дал точные формулы, из которых следует, что электрон в форме шара, заряд которого распределён по поверхности или объёму, может двигаться с постоянной скоростью без внешнего воздействия, если его скорость меньше скорости света. «Расчёт показывал, что если предел превышен, то поле {электрона) в основном концентрируется в маховском конусе, подобном известному для случая тела, движущегося со сверхзвуковой скоростью» - П. Дебай (183). Из формул Зоммерфельда следует, что для движения со сверхсветовой скоростью к электрону должна быть приложена постоянная сила и при любой сверхсветовой скорости она конечна по величине.
Примечание. П. Дебай о состоянии науки в начале XX века (183):
- Зоммерфельд знал о работе Г. А. Лоренца «Электромагнитные явления в системе, движущейся с произвольной скоростью, меньшей скорости света», представленной в Амстердамскую академию 24 апреля 1904 г., в которой он ввел гипотезу сжатия эфира, высказанную им ещё в 1892 г., «но не смог ничего отсюда почерпнуть. Лоренцово сжатие не имеет разумного смысла для сверхсветовой скорости. Но это был лишь пролог. Уже в следующем году Эйнштейн подорвал, казалось, навсегда основу для любых рассуждений о сверхсветовой скорости. Никто тогда не подумал, что в среде с показателем преломления больше единицы между собственно скоростью света и фазовой скоростью имеется различие, которое вполне можно измерить при распространении света в среде. Лишь через 30 лет Черенков показал, что названное его именем излучение обладает свойствами, предсказанными Томсоном и вычисленными Зоммерфельдом. На этой основе вся теория была развита И. М. Франком и И. Е. Таммом».
В 1907-1908 гг. Минковский дал геометрическую интерпретацию кватерни - онного исчисления, принятого в дальнейшем Эйнштейном в качестве математического аппарата Специальной теории относительности (СТО), датой возникновения которой принят 1915 г. (7, с. 725; 8, с. 507; 127). В то время кватернионное исчисление, широко распространённое в науке, было обязательной математической дисциплиной в основных университетах и, особенно, в Англии. Минковский ввёл «пространство-время» в исчисление кватернионов не в связи с «упразднением» эфира из науки экспериментами А. Майкельсона (1881 г.) и Э. Морли (1887 г.), и не в обоснование СТО, а в развитие кватернионного исчисления и формализацию его расширенной трактовки с иным содержанием терминов. В кватернионном исчислении скаляр (время) и тройка векторов (пространство) представляют собой кватернион. Произведение кватернионов объединяет в себе произведение числа на вектор, скалярное и векторное произведения векторов. Кватернионное исчисление оказалось пригодным для анализа эфира и гравитации в солитонных представлениях энергии (90, 140, 141).
В 50-х годах прошлого столетия Э. Ферми, Дж. Паст и С. Улаф, анализируя на ЭВМ математическую модель движения энергии, обнаружили в солитоне ещё одно странное свойство, формально противоречащее его стабильности. На каких бы высоких частотах ни производилась накачка энергией модели гипотетически свободного солитона, энергия накачки не усредняется по частотам: с высоких частот она неизменно перераспределяется на низшие собственные частоты солитона. Это означает, что при поступлении энергии квантового вакуума в материальный солитон он всегда должен излучать энергию - фундаментальная основа тепловидения (38, 141), что не удивительно, т. к. распределение плотности энергии по частотам должно подчиняться распределению Больцмана - это эмпирический факт (64, с. 23-26). Однако солитон остаётся стабильным. Вопрос, откуда берётся энергия? - снова остался открытым. Проблема физической природы стабильности энергии и названное свойство в солитоне в общепринятых математических моделях движения солитонов учитывается, точнее, как мы полагаем, снимается чисто методически, выбором формы уравнений и начальных условий, которые математикам удается находить (8, 37, 38).
В 70-х годах XX века теоретически предсказаны и экспериментально открыты групповые формы существования солитонов со «стабильным сохранением формы и свойств в каждой уединённой волне, образованные распавшимся «материнским солитоном». Открыты другие свойства и формы солитонов, в т. ч. самовозбуждение энергии в форме солитона и открытие трёхмерного солитона и др., к которым причастны учёные В. Е. Захаров, А. Б. Шабат, Я. И. Френкель, Т. А. Конто - рова, Дж. Перринг, Т. Скирма, М. Кру скал, Р. Миура, С. Л. Макколл, Е. Л. Хан и др. (А. Н Кудряшов, 1997 г. (150)).
В1965 г. произошло событие фундаментальной важности для новой энергетической концепции и развития солитонных представлений энергии, существующей на границе «квантовый вакуум - вещественный мир». Американские учёные А. Пензиас и Р. Уилсон обнаружили реликтовое излучение Вселенной с интенсивностью излучения, соответствующего тепловому излучению абсолютно чёрного тела при температуре —2,7 °К, за что они в 1978 г. получили Нобелевскую премию. Реликтовое излучение - одна из составляющих общего фона космического электромагнитного излучения Вселенной. Переносчики квантов энергии реликтового излучения названы реликтовыми фотонами (рф). Основная идея, которую мы извлекли из открытия, заключается в том, что рф, по нашему предположению, переносят наименьшие, регистрируемые в вещественном мире, порции (кванты) сконденсированной энергии, доступные для измерения приборами, т. е. находятся на границе «наблюдаемости». Интенсивность и температура реликтового излучения соответствуют космической плотности рф —400 шш в 1см3 (8, с. 634-635). Энергия реликтового фотона численно равна постоянной Планка и нарушает симметрию квантового вакуума. При достижении критического значения плотности реликтовые фотоны, согласно соотношению неопределённостей В. Гейзенберга, инициируют наибольшую мощность индуцированного излучения эфиром в окружающее пространство несконденсированной энергии и её конденсацию в форме наименьших квантов сконденсированной энергии - новых реликтовых фотонов. Период волны на частоте реликтового излучения составляет ~1см (0,5 - 0,7). Эта форма сконденсированной энергии лежит на границе инфракрасной зоны лучистой энергии, ниже которой по частоте она недоступна для регистрации приборами.
Согласно закону излучения М. Планка рф являются неотъемлемой компонентой любого теплового излучения в природе и технике. В силу своих больших размеров они не могут существовать в меньших по размерам пространствах и в более плотных средах. В этих условиях мы рассматриваем аналогичные кванты волновых коллективных взаимодействий элементарных структур материи, меньших по размерам, но также низших значений квантов сконденсированной энергии, которые, при произвольном выборе масштабов анализа, также рассматриваем в качестве единичных, т. е. в качестве «квазиреликтовых фотонов» или обобщённым обозначением - рф.
В разных геометрических масштабах квазичастицы низших энергий разнородны и по химико-физическим свойствам, вследствие разных пропорций в них двух видов энергии, несмотря на равенство постоянной Планка численных значений сконденсированной энергии после приведения их к единичному солитону «в пустоте» - классическому рф. Эго позволило предположить изоморфную взаимосвязь между разнородными солитонами во всём бесконечно широком диапазоне геометрических масштабов несконденсированной энергии.
Плотность излучаемых и поглощаемых веществом квазиреликтовых фотонов зависит от геометрических масштабов и плотности сконденсированной энергии в материальных объектах. Так, в главе 11, п. 11.3 мы покажем, что в околоземном
пространстве (в лабораторном помещении при нормальных условиях) плотность рф (энергия квазиреликтовых рф) больше плотности (энергии) космических рф, поэтому они меньше по размерам и составляют -1745 шт/смъ. Выяснились и другие особенности в свойствах рф (11), послужившие основанием для методического решения: использовать реальные рф в качестве универсальной геометрической модели элементарной структуры и кванта энергии. В гипотетическом статическом состоянии мы рассматриваем его в качестве единичного сферического солитона, к параметрам которого можно привести параметры солитонов любых других масштабов, поскольку они зависят от масштаба единственным образом. Обнаружилось, на первый взгляд, странное «качественное совпадение» размера единичного реликтового фотона с единицей длины в метрической системе мер - сантиметр. Реликтовый фотон, как солитон, существует на геометрической границе «вещественный мир - квантовый вакуум», как статический (замороженный) фрагмент волны реликтового излучения с радиусом оболочки солитона или длиной полупериода волны —1 см.
В дальнейшем это позволило отождествить физическое содержание понятий «плотности реликтовых фотонов» и «температуры материальной среды», излучающей тепловую энергию в широком диапазоне спектров частот, привело к отождествлению физического содержания космологической константы Хаббла и постоянной Больцмана. Эго, в свою очередь, позволило нам сделать вывод, что в вещественном мире только реликтовые фотоны порождают тепловую энергию.
Широкий спектр коллективных взаимодействий атомно-молекулярных структур в «неживой» материи (8, с. 249-250, 298) и клеточных структур в живых организмах содержит также и частоту реликтовых фотонов. Коллективные взаимодействия являются причиной как генерации, так и поглощения живой материей квазичастиц на частоте, приближенной к частоте рф. Это означает, что все известные физические явления взаимодействий материальных объектов происходят по закону взаимосвязи систем с надсистемой через подсистемы, включающих данные системы, благодаря тому, что в коллективных взаимодействиях их элементарных структур имеются низшие кванты энергии одного масштаба или частоты. Вследствие больших геометрических размеров реликтовые фотоны космического излучения взаимодействуют на резонансной для себя частоте с материальными макро - и мегаобъектами Вселенной и с Вселенной в целом. Большие размеры и другие геометрические свойства рф предоставляют уникальную возможность живым макроорганизмам (как и всем макро - и мегаобъектам вещественного мира) быть генераторами излучения реликтовых фотонов и поглощать их. Это предполагает их взаимодействие между собой на резонансной частоте, частоте «псевдо-рф», благодаря тому, что кванты низших энергий содержатся во всех материальных объектах с любой физико-химической природой. Коллективные колебания элементарных структур материи-энергии на частоте рф, в т. ч. и в клеточных структурах живых организмов, - это эмпирический факт, который можно рассматривать также как реальную физико-техническую основу будущей психоэнергетики.