Движение самоорганизующихся систем и их реорганизация

 

При первой же попытке представить себе как движутся наши самоорганизующиеся структуры, обнаруживается проблема. Дело в том, что потенциальные ямы, в которых располагаются ее элементы, образованы полями, излученными другими элементами из других мест чуть раньше и прошедшими некоторый путь. Поля движутся с конечной скоростью, поэтому, если такое тело привести в движение (например, все его элементы сразу), потенциальные ямы начнут двигаться с некоторым запаздыванием и будут отставать от элементов. Потенциальные ямы размываются, теряют прежнюю глубину и образуются там, где элементы были в момент излучения поля и откуда уже ушли. Элементы попадают "на склоны ям", и появляются силы, останавливающие движение. Свободного движения по инерции не получается. Это те же силы устойчивости, которые создают целостность структуры. Какой бы природы ни были поля или сигналы, силы и элементы, эта проблема остаётся как неизбежное следствие самой целостности структуры и ограниченности скорости полей и сигналов.

 

Когда самоорганизующаяся система построена из макроскопических элементов при макроскопических расстояниях между ними, то при погружении ее в жидкую электромагнитную среду среда заполнит промежутки между элементами (электромагнитной будем здесь называть такую среду, в которой скорость движения электромагнитных волн, служащих для связи элементов, существенно меньше, чем в пустоте.) Движение среды относительно системы будет сносить волны и вместе с ними потенциальные ямы в сторону своего движения, что также приведет к появлению сил, движущих систему вслед за средой и противодействующих их относительному движению, потому движение сквозь среду по инерции тоже не получится.

 

Действие этих сил не прекратится, пока что-то не изменится, а элементы не будут двигаться в "ямах" и согласно с ними. Иначе тело будет двигаться лишь до тех пор, пока его движут внешние силы. Поля будут всегда отставать от элементов, и будут действовать силы, движущие их назад к устойчивым положениям. Чтобы эти силы не возникали вовсе, нужно, чтобы потенциальные ямы заранее, еще до начала движения, излучались туда, где окажутся элементы, когда поля дойдут от своих источников до "ям". Что же должно измениться, как и почему?

 

Проще понять это на следующем примере. Пусть два автоматических подвижных объекта поддерживают расстояние между собой следующим способом. Действуя каждый по своим часам, они одновременно излучают периодические импульсы звука и, находясь на заданном (устойчивом) расстоянии, принимают их друг от друга точно в тот момент, когда излучают очередной импульс. Запаздывание сигнала к этому моменту означает, что расстояние велико, и объект движется, сокращая расстояние. При опережении - увеличивает расстояние.

 

Если эту пару привести в совместное движение, то задний в движении объект будет принимать сигналы с опережением, т.к. движется навстречу звуку, и будет тормозить, пытаясь увеличить расстояние. Передний же объект будет получать сигналы с запаздыванием и тоже тормозить, пытаясь сократить расстояние. Объекты остановятся. Система не может двигаться по инерции. Система иная, но явление то же и та же причина: конечная скорость сигналов и целостность системы.

 

Чтобы эта пара двигалась, нужно сдвинуть часы переднего объекта назад или заднего - вперед на некоторый временной интервал, так, чтобы компенсировать разность во времени хода сигналов вперед и назад при данной скорости. Точнее: сдвинуть во времени текущие в объектах процессы (приема-передачи и обработки сигналов). Тогда объекты будут поддерживать эту скорость и препятствовать ее изменению.

 

Расстояние же между ними уменьшится так, чтобы сигналы снова проходили его взад-вперед за тот же период, несмотря на движение. Если скорость звука в воздухе равна "с", скорость объектов относительно воздуха равна "v", то скорость сигнала относительно объектов будет равной в одну сторону c-v, в другую c+v, а средняя скорость сигнала на всем пути окажется равной c(1 - v²/с²), потому расстояние между объектами тоже уменьшится пропорционально величине 1 - v²/с². При движении в направлении, перпендикулярном расстоянию, размеры уменьшатся как корень квадратный из этой величины.

 

Значит нам, чтобы привести свою систему в движение, тоже нужно сдвинуть на некоторый временной интервал процессы в осцилляторах - так, чтобы колебания  каждого переднего в движении отставали во времени от колебаний следующего за ним. А для слежения за интервалами как бы подключим к каждому осциллятору счетчик числа и долей колебаний с выводом результатов счета на часовые табло. Получатся электронные часы обычной конструкции. 

 

В нашем случае временные интервалы – разности фаз колебаний – при движении образуются сами собой. Ведь осцилляторы синхронизируются сами, взаимодействуя через поля, и входят в синхронизм не друг с другом непосредственно, а с приходящими к ним полями как сигналами синхронизации. При движении же те поля, которые движутся вдогон за системой, будут приходить с запаздыванием против прежнего,  потому и колебания передних осцилляторов будут отставать по фазе от следующих за ними. А двигаясь от передних к задним, поля проходят расстояние быстрее прежнего, потому задние в движении опережают во времени (по фазам) передних. То же самое произойдет и в случае, если система погружена в жидкую среду. В результате часы, подключенные к осцилляторам, будут показывать не одинаково, а так, как на этом рисунке.

 

 

 

Расстояния между элементами уменьшатся по той же причине и в той же пропорции к скорости сигналов, в данном случае к скорости электромагнитных волн, т.е. пропорционально величине 1 - v²/с² вдоль направления движения, где «с» - теперь скорость электромагнитных волн в среде или скорость света в ней, а в направлениях, перпендикулярных движению – как корень из этой величины.

 

Систему из осцилляторов в устойчивых положениях, которые образованы полями волновыми и статическими, можно понимать как стянутый статическими силами стоячий волновой пакет, в который «вморожены» осцилляторы. Естественно, размеры этого пакета зависят от скорости среды точно так, как длины стоячих волн и как размеры рассмотренной выше пары объектов. Если у читателя остаются в этом сомнения, то ему лучше всего обратиться к книге «Ритмодинамика» Ю.Н. Иванова, где этот вопрос рассмотрен в главе «Сжимание стоячих волн» со всеми подробностями. В ней же и тоже подробно рассмотрено множество волновых явлений вообще, о которых в этом изложении будет сказано кратко и в применении только к волнам электромагнитным.

 

В результате такой реорганизации потенциальные ямы образуются точно там, где движутся элементы. Те поля, которым предстоит двигаться к ямам вдогон за системой, излучаются несколько раньше, а которым встречно – позже, в результате чего поля приходят к ямам столь же согласованно, как приходили без движения, ямы не размываются, и элементы остаются точно в них. А саму эту реорганизацию можно понимать как движение системы к нижнему энергетическому уровню в изменившихся условиях или как самопроизвольное приспособление гибкой самоорганизующейся системы к новым условиям существования.

 

Таким образом, скорость движения системы по инерции определяется системой временных интервалов между колебаниями ее элементов, как и скорость пары объектов в предыдущем примере. Раньше это не было известно, поскольку подобные структуры вообще не изучались. А интервалы зависят от скорости и к ней подстраиваются. Но мы можем построить систему осцилляторов с управляемыми временными интервалами и получить некий космический движитель, скорость которого управляется через эти интервалы. Мы можем организовать в ней определенную систему временных интервалов – сдвигов фаз колебаний так, чтобы потенциальные ямы образовывались чуть в стороне от элементов, тогда элементы будут смещаться в ямы, и тело придет в движение. Но лучше бы, конечно, научиться управлять ходом процессов и временными интервалами в телах естественных, в их атомах и молекулах, ведь эти тела много прочнее, значит силы устойчивости в них очень велики, они и становились бы движущими силами.

 

Когда к системе прилагается какая-либо сила с одного конца, то это приводит к сжатию или растяжению расстояний между элементами на этом конце системы. Расстояния между связанными осцилляторами в какой-то степени влияют на частоту колебаний, связанных через эти расстояния, ибо прохождение волн через эти расстояния есть часть процесса связанных колебаний. Время  прохода волн в сжатой части системы сокращается, потому частота колебаний в ней повышается, колебания в ней уходят вперед по фазам (во времени) по отношению к фазам несжатой части, появляются разности фаз – временные интервалы, и система приобретает соответствующую им скорость.

 

Если вычислить взаимозависимость величины интервалов от скорости v, то получится: dt = lv/c², где l – расстояние между элементами, dt – величина интервала – разность в показаниях часов, которые к ним подключены, c – скорость электромагнитных волн. Во всех инерциальных движениях эта зависимость точно выполняется. Она может быть нарушена при ускорениях, но самопроизвольно восстанавливается, т.е. носит устойчивый характер.

 

Различие неподвижной и движущейся систем показано на примерах на двух рисунках ниже.

 

 

 

На рисунке рис.1 показана устойчивая группа из трех излучающих электрических диполей, которые равномерно и совместно вращаются вокруг общей оси (отрицательный заряд вокруг тяжелого положительно заряженного тела), и фрагменты электрических полей, излученных ранее соседними диполями. Чтобы не загромождать рисунок, показаны лишь участки электрического поля, параллельные плоскости рисунка, и лишь вблизи диполей. Диполи занимают в полях друг друга устойчивые положения, т.к. находятся в максимумах электрического поля, как в потенциальных ямах, вращаются вместе с полем, и их подвижные заряды всегда смещены вдоль поля к нижнему энергетическому уровню в нем. Будучи выведены из устойчивых положений, диполи вернутся в них или придут к новым устойчивым положениям.

 

Чтобы привести, например, все три диполя на рисунке 1 в совместное движение вправо или влево, нужно приложить к ним силы, выводящие диполи из устойчивых положений.

 

Тройка диполей, показанная на рис.1, при движении вправо по инерции будет выглядеть, как показано на рис.2.

 

 

 

Здесь диполь 3 (задний) опережает в своем вращении диполя 2. Его отрицательный заряд уже был вверху некоторое время назад, когда показанный на рисунке фрагмент волны проходил через него. Диполь 1 (передний) отстает в своем вращении. Его отрицательный заряд окажется вверху тогда, когда через него будет проходить волна, излученная диполем 2 и показанная на рисунке. Диполи 1 и 3 и в этом положении параллельны полю и вращаются вместе с потенциальными ямами, которое это поле образует, но оно не параллельно плоскости рисунка и потому не показано. Таким образом, все три диполя движутся, оставаясь в устойчивых положениях. Но при ускорениях они не могут мгновенно повернуться относительно друг друга. Для этого нужно двигать систему некоторое время, преодолевая силы устойчивости.

 

Ели бы все отрицательные заряды были здесь в верхнем положении, то на диполи 1 и 3 действовали бы силы, движущие их назад - в те участки поля, что показаны на рисунке. А их излучения оказались бы слева от диполя 2 - сзади, и на него тоже действовали бы такие силы. Кроме того, действовали бы силы, стремящиеся довернуть диполи в положения, показанные на рисунке 2. До тех пор, пока не сформируются временные интервалы, т.е. пока диполи не повернутся относительно друг друга, силы противодействия не исчезнут, и система не будет двигаться по инерции.

 

Системе диполей на рис.2 сопоставлена система местных часов, стрелки которых вращаются как бы вместе с диполями. Разность хода часов показывает временной интервал - относительное опережение или запаздывание местных процессов вращения и излучения.

 

Кроме того, движение всегда в той или иной мере, в зависимости от конструкции осцилляторов и среды, в которой они движутся, сказывается на частоту их колебаний, замедляет колебания, а потому в той же мере увеличиваются длины излучаемых волн и размеры систем. Если среда пронизывает или омывает в равной мере все поля в осцилляторе и вокруг него, то это замедление достигает величины г, равной  1/(1 – v²/c²)^1/2, где «c» - скорость движения волн в этой среде. Тогда сокращение размеров в направлениях, перпендикулярных движению, точно компенсируется увеличением длин волн, а размеры вдоль движения сокращаются лишь в г раз. Если же часть полей остаётся вне движущейся среды, то замедление меньше, не достигает этой величины, и размеры будут меньше. Причину замедления рассмотрим ниже.

 

Классическая теория не даёт нам иной возможности построить какое-либо целое тело из «точечных» элементов, кроме связи их через электромагнитные поля и при условии, что в этом теле, в системе его элементов образуется единый электромагнитный процесс, синхронный по всему и объёму тела и согласованный по фазам. К этому процессу у нас, по существу, и подключаются часы, что позволяет понимать его как протяженный электромагнитный часовой механизм, измеряющий некое внутреннее единое время этого тела. Другими словами, классическая теория рассматривает физические тела только как содержащие это внутреннее время, т.е. только как объекты пространственно-временные, четырехмерные. По классическим представлениям, в природе не бывает тел сугубо трехмерных, которые не содержали бы своё внутреннее время – единый протяженный процесс, ибо без него никакое тело не может быть целым.