Итак, в 1827 году шотландский ботаник (Почётный член Петербургской Академии наук) Роберт Броун, разглядывая под микроскопом взвешенные в воде мельчайшие частички цветочной пыльцы, неожиданно обнаружил, что эти частички непрерывно дрожат и передвигаются с места на место.
Причём, это явление можно наблюдать не только в воде. К примеру, с помощью микроскопа можно рассмотреть и дым, освещённый лучом света. В воздухе видны рассеивающие свет маленькие клочки пепла или сажи, которые непрерывно перемещаются в разные стороны с огромными ускорениями, но без наблюдаемых деформаций. Заметьте: без наблюдаемых деформаций. Это очень важно.
Это загадочное явление было названо «броуновским движением», но объяснить его не мог ни сам Броун, ни другие учёные в течение многих лет.
И только в 1863 году Людвиг Винер предпринял первую попытку объяснить Природу броуновского движения. Он предположил, что это явление связано с колебательными движениями неких атомов, которые невидимы даже в микроскоп – как не видны с берега волны, качающие далёкую лодку без вёсел, тогда как движения самой лодки видны вполне отчётливо.
Винер даже попытался измерить скорость перемещения броуновских частиц и зависимость этой скорости от их размера. Но самое главное в идее Винера было то, что броуновская частица у него (подобно лодке на воде) двигалась свободно вместе с окружающей её средой.
Специально повторю: двигалась свободно вместе с окружающей эту частицу средой.
Относительно лодки это означает, что она движется вместе с водой и нам следует, прежде всего, выяснить причину движения воды, ибо эта же причина объяснит нам и движение лодки.
Повторяю. Надо искать не причину движения лодки, а причину движения окружающей лодку среды.
Однако в дальнейшем идеи Винера о «свободном» движении, как это часто бывает, были основательно «подправлены» рядом учёных, которые посчитали, что в броуновском движении мельчайшие крупинки вещества испытывают удары молекул, то есть, движутся не свободно вместе с молекулами, а под воздействием ударов.
К великому сожалению, именно так этот процесс и описан в Физическом Энциклопедическом Словаре (1983 год, раздел «Броуновское движение»):
«Удары молекул среды приводят частицу в беспорядочное движение: скорость её быстро меняется по величине и направлению».
Это, с точки зрения упомянутых учёных, означает, что броуновская частица меняет направление своего движения именно от ударов молекул среды, а не движется свободно вместе с молекулами в одном с ними направлении, как это следует из идей Винера. Эти «горе-учёные» даже не заморачивались «лежащим на поверхности» вопросом: почему большие группы молекул резко меняют направление своего движения?
Однако нам известно, что факт изменения величины или направления вектора скорости характеризует ускорение. А, вызванное ударами (воздействием поверхностных сил) ускорение, обязательно должно деформировать броуновскую частицу, чего в действительности не происходит. Ведь мы не наблюдаем этих деформаций. И этот неопровержимый факт явно не желают замечать математики и многие физико-математики.
Но факт есть факт: деформаций мы не наблюдаем. Следовательно, здесь действуют вовсе не поверхностные силы удара, а именно объёмные силы, которые деформаций не вызывают, ибо воздействуют одновременно по всему объёму броуновской частицы. Эти же объёмные силы воздействуют и на молекулы. То есть, броуновская частица движется не в результате ударов молекул, а вместе с ними.
К объёмным силам в данном случае можно отнести только силы тяготения. Это значит, что вокруг броуновской частицы в результате флуктуаций энергии хаотически возникают и тут же исчезают потенциальные поля, которые во время своего существования и увлекают частицу к своему центру.
Справка: Флуктуация (в переводе с латинского означает – колебание), это случайные отклонения наблюдаемых физических величин от их средних значений.
В данном случае мы наблюдаем случайные отклонения энергии в положительную сторону (кинетическая энергия) и отрицательную сторону (потенциальная энергия) от среднего значения. Причём, потенциальная энергия поля, отнесённая к единице объёма является объёмной плотностью энергии (Дж/м3) или просто давлением.
Мы уже знаем, что объёмная плотность потенциальной энергии поля уменьшается с приближением к его центру - подробнее об этом здесь: http://www.newtheory.ru/physics/priroda ... t6994.html
Следовательно, давление в центре поля меньше, чем на периферии. Именно поэтому всё сущее и устремляется к центру потенциального поля. Не случайно в Физическом Энциклопедическом Словаре отмечено, что «Броуновское движение обусловлено флуктуациями давления». Здесь ошибки уже нет.
Но удивительным здесь является то, что Природа броуновского движения имеет непосредственное отношение к Космосу. Дело в том, что для полётов в далёком Космосе требуются очень большие скорости и, соответственно, огромные ускорения. Однако ускорение ракеты за счёт поверхностной силы влечёт деформацию самой ракеты и всего, что в ней находится.
Какое ускорение, при этом, может выдержать человек? Всего в десять (с небольшим) раз больше ускорения свободного падения у поверхности Земли, ибо во столько же раз увеличивается и обычный вес человека. Далеко ли мы улетим с ускорением 100-120 м/с2?
Будем летать только в пределах Солнечной системы, ибо разгон и торможение окажутся слишком продолжительны. И эта проблема для поверхностных сил неразрешима. Значит, освоение далёкого Космоса с реактивной тягой невозможно по определению.
Но выход есть и, как это ни странно, он был предложен нам более ста лет назад. Именно тогда Никола Тесла (1856-1943) предложил использовать в качестве тяги объёмные силы.
Напомню, что такие силы приложены одновременно к каждой элементарной частице по всему объёму тела и деформаций в нём не вызывают.
Не трудно догадаться, что в этом случае мы можем использовать огромные ускорения и достигать маршевых скоростей за считанные секунды (или доли секунды).
Как видите, разница между поверхностными и объёмными силами огромна. Правильное понимание и использование этой разницы имеет большое практическое значение. Но мы будто не замечаем, что сама Природа использует в броуновском движении объёмные силы, которые основаны на хаотически возникающих флуктуациях энергии.
Известны, к примеру, флуктуации электрические, связанные с хаотическими изменениями потенциалов, токов и зарядов в электрических цепях и линиях связи. Иногда их называют «тепловым шумом». Кроме этого, теория броуновского движения находит приложение в обосновании статистической механики, в теории равновесия дисперсных систем в поле тяготения и центробежной силы, объясняет диэлектрические потери в диэлектриках и электрическое сопротивление в проводниках и электролитах.
Известна так же и флуктуационная гипотеза Больцмана, согласно которой весь наблюдаемый звёздный мир, включая Солнечную систему, является одной из грандиозных флуктуаций во Вселенной, находящейся в целом в состоянии термодинамического равновесия. Причём, отношение радиуса потенциального поля (R) ко времени его жизни (T) имеет постоянное значение, которое мы называем скоростью света: R/T = c, м/с.
В результате флуктуаций энергии в капле воды образуются и тут же исчезают очень малые по размерам потенциальные поля, которые успевают «втянуть» броуновскую частицу в направлении своего центра.
Появление и исчезновение полей происходит с огромной частотой. Примерно с такой же частотой броуновская частица меняет направление своего движения, подвергаясь каждый раз значительному ускорению. Однако деформаций она не испытывает, ибо всё время находится в «свободном падении».
Если в качестве среды использовать не каплю воды, а открытый Космос и взамен броуновской частицы – космический аппарат (летающую тарелку), то нам останется лишь управлять процессом флуктуации энергии в данной среде с тем, чтобы хаотическое движение превратить в направленное.
Для этого Тесла и предложил использовать внешнюю энергию в резонансе с собственными колебаниями данной среды. Известно, что для резонанса много энергии не требуется, а эффект поразительный (вспомните «плачевный» результат с мостом, когда по нему шагала «в ногу» рота солдат).
Справедливости ради необходимо сказать, что эта проблема нами уже частично решена в полупроводниках. Ещё немного (всего шажок) и мы бы не только летали на огромные расстояния за пределы Солнечной системы, но и легко перемещали бы любые грузы. Причём, «летательным аппаратом» в данном случае был бы сам перемещаемый груз.
Однако, как принято говорить, «вкралась досадная ошибка» и мы реальное природное явление объяснили не действием объёмных сил, а ударами по броуновской частице (удар – действие поверхностных сил). Допустили грубейшую ошибку и потеряли всякий интерес к данной проблеме.
Такое, к сожалению, с нами происходит довольно часто. Например, профессор математики и астрономии Тюбингенской академии Михаэль Мёстлин частным образом знакомил Кеплера с гелиоцентрической системой Коперника, хотя сам был вынужден преподавать астрономию в соответствии с геоцентрической системой Птолемея.
- Код ссылки на тему, для размещения на персональном сайте | Показать