Самоорганизующиеся модели упругих тел

Простейшие случаи неизлучающих систем общеизвестны. Например, любой источник излучения, окруженный сплошным электропроводным экраном, не излучает во внешнее пространство. Теория объясняет это тем, что излучение источника гасится вне экрана токами, наведенными на внутреннюю поверхность экрана. В экране под действием излучения наводятся токи, чем и исчерпывается здесь роль экрана. Если экран удалить или сделать прозрачным, но сохранить наведенные токи, то излучений в пространство тоже не будет, т.е. получится не излучающий в пространство источник волнового поля. Наведенные токи и первичный источник составят систему, в пространство не излучающую. Они изучают поля, которые вне системы равны и противофазны, их векторная сумма равна нулю.

Эта неизлучающая система (как и прочие) может быть представлена как разделенная на произвольные части, каждая из которых излучает. Но при любом разделении суммарное излучение частей в дальнем пространстве равно нулю.

Конечно же, из небольшого числа простых излучателей невозможно сложить неизлучающую систему. Однако далее мы будем иметь в виду системы достаточной для этого сложности, состоящие отчасти или целиком из объёмных электромагнитных или электромеханических резонаторов, подобных, например, каплям ферромагнитной жидкости или кристаллам кварца, внутренние колебания в которых описываются уравнениями в частных производных, т.е. из резонаторов, простых по устройству, но с весьма богатыми спектрами форм резонансов и излучений.

В сложных колебательных системах, точнее, в системах с большим числом степеней свободы колебаний, возможны явления, приводящие систему к неизлучающему состоянию или к состоянию, при котором излучения из нее в некотором смысле минимальны. Рассмотрим это.

Макроскопическое тело, состоящее из множества атомов, есть сложнейшая колебательная система, которая содержит в себе множество элементов (электронов и атомных ядер, атомов в целом), несущих заряды и диполи, способных вращаться, колебаться, прецессировать и резонировать различным образом, излучая при этом электромагнитные волны. Различные сочетания и варианты всех этих потенциально возможных в системе элементарных (локальных) колебаний составят гигантское разнообразие объемных излучающих колебательных процессов. Внутренних потерь энергии в этой системе нет.

Представьте себе колебательную систему бесконечной сложности, т.е. способную содержать в своем объеме бесконечное разнообразие электромагнитных колебательных процессов (систему с бесконечным разнообразием резонансов или бесконечным числом степеней свободы колебаний на каждой частоте), в которой возможен любой колебательный процесс, о каком бы мы ни заявили, создающий любое излучение. Имеется в виду, что эти процессы не уже идут в системе, а могут быть возбуждены в ней и тогда будут продолжаться в виде свободных колебаний, пока не излучится их энергия. Из такой системы будут вообще невозможны длительные периодические излучения. И вот почему.

Если в бесконечно сложной колебательной системе без внутренних потерь энергии будет действовать какой-либо излучающий колебательный процесс, и энергия его излучений станет уходить в пространство, то в ней разовьется и другой процесс, отличный от первого, но излучающий равно с ним и в противоположной фазе, и будет гасить излучение первого. Этот второй процесс, едва зародившись и будучи как угодно малым, будет тоже излучать в пространство поле, подобное первому, но противофазное к нему, уже отчасти гася излучение первого и уменьшая мощность уходящего из системы излучения. Уменьшение уходящей мощности говорит о том, что второй процесс поглощает энергию излучений первого. Как и все колебательные процессы, он накапливает эту энергию в себе и потому усиливается. При этом два процесса обмениваются энергией через свои излучения, причем второй, слабый процесс получает энергии больше, чем отдает, он развивается до тех пор, когда излучения двух процессов сравняются, а суммарное излучение их станет нулевым. Два процесса, излучая и принимая друг от друга энергию, составят один неизлучающий процесс. Когда внутренних потерь энергии нет, такие процессы могут длиться бесконечно. Так и объясняется с точки зрения классической физики сохранение энергии движений в системах микромира.

Перейти на страницу: 1 2 3 4

Дополнительно

Колониальная организация и межклеточная коммуникация у микроорганизмов
Обзор посвящен современным концепциям и данным, свидетельствующим о целостном характере микробных популяций (колоний, био-плёнок и др.) как своеобразных "суперорганизмов". При этом особое внимание уделяется таким явлением как апоптоз, бактериальный альтруизм, эффект кворума, коллективная ...

Австрийская школа и теория предельной полезности
“Австрийская школа” возникла в 70-х годах 19-в., которые характеризовались дальнейшим ростом капитализма и обострением его противоречий. На основе растущей концентрации производства в 70-х годах начали возникать первые кап. монополии. Австрийская школа оспаривала учение Маркса, и в авангарде этог ...

Меню сайта