Самоорганизация систем во времени

Понятно, что осцилляторы, играющие в модели роль атомов или их ядер, должны быть автономны, потому что природа не связывает атомы проводами и не подключает их к общему источнику тока единой частоты. Но упругие связи между осцилляторами возможны лишь тогда, когда они синхронны. А для этого нужны причина и какой-то механизм синхронизации автономных колебаний, связанных только общим излучением. И в системе осцилляторов такой механизм есть.

Пусть самоорганизующаяся система снова состоит из множества одинаковых катушек-соленоидов, обтекаемых быстропеременными токами, но пусть теперь каждая катушка будет частью автономного генератора синусоидальных электрических колебаний, каждый из которых состоит из колебательного LC-контура (конденсатора и этой катушки), усилителя, источника тока и цепи обратной связи. Пусть катушки служат излучателями и электромагнитами, а прочие части генераторов полей не излучают. Получится автоколебательный осциллятор - магнитный диполь.

Одинаковые генераторы, будучи разрозненными, вырабатывают колебания немного неравных частот и в произвольных фазах. Но, находясь на умеренных расстояниях друг от друга, они взаимосвязаны через свои излучения и влияют друг на друга. Каждая катушка излучает энергию в виде электромагнитных волн и принимает энергию излучений других катушек, преобразуя ее в энергию электрических колебаний. Так колебательный процесс от каждого генератора распространяется на все другие генераторы. Генераторы всех простейших конструкций, находясь на некоторых расстояниях (равных устойчивым или несколько меньших), способны самопроизвольно «входить в синхронизм». Их колебания становятся синхронными, излучения - когерентными, а процессы колебаний и излучений сливаются в единый объемный процесс, действующий на единой частоте в едином ритме. Другими словами: происходит самоорганизация локальных колебательных процессов во времени - по частотам и фазам колебаний, сливающая волновые и колебательные процессы в единый объемный когерентный процесс. Синхронные осцилляторы способны к самоорганизации в пространстве. Получается система, самоорганизующаяся по всем степеням свободы - и в пространстве, и во времени.

Излучающие соленоиды составляют подвижную индуктивную систему, которая, согласно одному из правил Ленца, движется к максимуму ее индуктивности, т.е. каждая катушка стремится занять такое положение, чтобы ее собственный магнитный поток складывался внутри нее с магнитным потоком сторонним, приходящим от соседей, и был бы максимальным. При этом сторонний магнитный поток создаёт в катушке добавочную ЭДС индуктивного характера. Увеличение индуктивности снижает частоту колебаний в организованной группе осцилляторов. Осцилляторы, не вошедшие в группу, имеют частоту немного выше. Они попадают в поле группы в потенциальные ямы, но удержаться в них надолго могут лишь за счет эффекта Доплера, если движутся в сторону группы. Так растет организованная структура, и так можно, при желании, объяснить некоторые поверхностные эффекты.

Систему из автоколебательных устройств можно рассматривать, как обычно в физике, придавая основное значение уровню ее энергии. Естественно, и наша система стремится к ее нижнему энергетическому уровню, причем все ее элементы не только занимают потенциальные ямы, образованные суммой волновых и статических полей, но еще и сами создают эти ямы своими волновыми полями, зависящими от фаз колебаний. Амплитуды колебаний будем полагать примерно постоянными, но фазы их подвижны, и они движутся так, чтобы потенциальные ямы, образованные суммарным полем излучения элементов, были наиболее глубоки и наилучшим образом совпадали с положениями элементов. А это возможно только при наличии синхронизма и согласованности колебаний по фазам. При потере синхронизма потенциальные ямы разрушаются, и энергетический уровень системы повышается, т.е. согласование колебаний по частотам и фазам – это  движение системы к нижнему энергетическому уровню, к ее устойчивому состоянию.

Синхронизм есть результат обмена энергией между осцилляторами. Обмен будет эффективнее, если катушки немного сблизить, уменьшив расстояния (но менее, чем на четверть волны) и время хода волн. Тогда фазы внешних магнитных потоков тоже сдвинутся несколько вперед на ту же часть периода, потому создаваемые ими индуктивные ЭДС приобретут отчасти активный характер, что увеличит передачу энергии от катушки к катушке. Будем полагать, что через катушки протекают еще и постоянные токи, которые придают им постоянные дипольные моменты противоположных направлений и умеренные силы взаимного притяжения, что и сближает катушки. Силы притяжения уравновешиваются силами отталкивания элементов через их волновые поля, которые можно трактовать как силы давления волновой энергии. Это еще раз подтверждает, что элементы, излучая волновую энергию, также и принимают ее друг от друга, как бы помогая колебаниям друг друга. При этом волновая энергия концентрируется внутри системы, а давление волн на ее границы уравновешивается силами притяжения. Это приводит к уменьшению излучения из системы в целом. Ко

Когда элементов очень много и они расположены на расстояниях, меньших длины волны, то разность хода волн их излучений в пространство во всех направлениях такова, что суммарная мощность излучения невелика.

Явление взаимной синхронизации автоколебаний хорошо известно радиоинженерам, и для них ничего объяснять не нужно. Те же, кто с этим явлением не знаком, могут обратиться к математическому уравнению, которое нетрудно составить для показанной на рисунке схемы генератора, схемы не рациональной, но простой для расчета. К контуру можно подключить электрический диполь в виде двух шариков, как показано, а катушку экранировать, и получится вибратор Герца. 

Попытаться понять это без математики можно из нижеследующих дополнительных пояснений.

Всякая из простейших схем генераторов колебаний содержит какое-либо усилительное устройство, нелинейное в принципе, иначе колебания, раз начавшись, возрастали бы до бесконечности. С нарастанием амплитуды колебаний уменьшаются средние за период коэффициенты усиления, для чего всегда находятся причины: либо усилитель входит в режим насыщения, либо становится недостаточно напряжения или мощности источника энергии и т.д. С ростом амплитуды в любом случае падает усиление, что приводит к уменьшению амплитуды, а с уменьшением амплитуды оно повышается, потому амплитуда остаётся более-менее постоянной. Однако фаза колебаний в отдельно взятом генераторе свободна и может меняться под действием внешних факторов.

Колебания в системе при благоприятных расстояниях развиваются до максимальных амплитуд, а коэффициенты усиления снижаются до такой величины, при которой были бы уже невозможны автоколебания отдельного генератора, действующего без энергетической помощи соседей. А она возможна лишь при синхронизме. В группе же каждый генератор действует лишь как усилитель тех колебаний, которые принимаются им от соседей, и лишь вместе они составляют систему, генерирующую только согласованные колебания. Для генерации иных колебаний, не синхронных с колебаниями группы, просто недостаёт усиления, они затухнут, даже если начнутся.

То же самое можно понять и с еще одной стороны, следующим образом. В системе осцилляторов, колебания в которых не связаны между собой, возможны любые комбинации фаз элементарных колебаний, которые излучают различные формы полей. Такие комбинации будем называть колебательно-волновыми модами. Если же колебания идут в одной системе и связаны, то моды находятся в конкурентных отношениях, т.к. каждая мода, возрастая по амплитуде, снижает коэффициенты усиления в элементах, подавляя колебания прочих мод. В результате такой конкуренции в системе выживает та мода, которая способна существовать при наименьших коэффициентах усиления, т.е. фактически при наименьшем притоке к ней энергии через усилительные устройства от источников. А это та мода, которая при прочих равных условиях создаёт наименьший отток энергии на излучение вовне и на внутренние ее потери. Колебания не синхронные или согласованные по фазам при этом уже невозможны, ибо для них недостаточно усиления.

Подобное явление имеет место в активных средах лазеров. В лазерах роль осцилляторов, несущих элементарные колебания и запас энергии, играют атомы в возбужденном состоянии. Это явление изучено математически и описано в литературе по физике как «конкуренция мод». Это то же самое явление самоорганизации элементарных колебаний. И им объясняется та причина, по которой лазер - кристалл или трубка с газом, закрытые зеркалами лишь с двух концов, не излучает во все стороны. В них тоже остаются лишь те моды, которые излучают меньше прочих. Таким образом, это явление повсеместно, и не зависит от типов и конструкций осцилляторов. Сами же лазеры – неоспоримое вещественное свидетельство тому, что открытые колебательно-волновые системы могут излучать достаточно мало энергии или не излучать ее вовсе и имеют к этому естественную тенденцию.

Такая конкуренция есть вообще-то свойство не конструкций или осцилляторов, а принципа автогенерации, т.е. по-русски, самовоспроизводства. Ведь генераторы воспроизводят энергию колебаний в тех фазах и комбинациях, которые имеются в системе, а не тех, которые из нее излучились. Когда энергия каждой моды воспроизводится в равной степени, то преимущество получает та мода, которая наилучшим образом сохраняет энергию. В живой природе это тоже имеет место и приводит к естественному отбору, который, оказывается, начинается на еще самых нижних, примитивных уровнях самоорганизации, какую мы здесь и рассматриваем.

Чтобы представить себе формы полей, какие получаются в результате такой самоорганизации, особенно при расстояниях порядка десятка длин волн и в среде с небольшими потерями энергии, достаточно простой логики. Естественно, поле окажется сосредоточенным в пределах системы, потенциальные ямы (максимумы общего поля) расположатся вокруг элементов, а другие сгущения полей будут минимальны, ибо ведут к излишним потерям энергии. Потенциальные ямы создаются излучениями как ближайших элементов, так и отдалённых – в равной мере, поскольку поля излучений затухают с расстоянием R как 1/R, а количество элементов на расстоянии R пропорционально квадрату R, потому доля излучений отдалённых элементов в формировании потенциальных ям достаточно велика.

Если бы любую не слишком большую часть такой системы отрезать и удалить, но не позволить оставшейся части реорганизацию, то она продолжала бы формировать потенциальные ямы там, где раньше находились элементы. Потому фотография этого поля была бы подробной фотографией отрезанной и удалённой части системы, на которой прошлое положение каждого элемента отмечено сгущением полей, т.е. система создаёт как бы свой голографический автопортрет из ею же излучаемых полей, точно наложенный на оригинал. И по фотографии  было бы видно как происходит обмен волновой энергией между частями системы.

Отступив от темы, заметим, что такого рода фотографии получали при исследовании «биополей» - электромагнитных полей вокруг живых листьев растений. Они были впервые сделаны кандидатом наук, физиком Виктором Адаменко и публиковались в научно-популярных журналах более тридцати лет назад. Например, в «Технике-молодёжи» №10 за 1974 год в статье Л.Виленской «Светящиеся фантомы». Однако научного объяснения не получили, академики  выражали только сомнения и недоверие. Мы же теперь можем сказать, что никаких чудес в подобных формах поля нет, и нет оснований проявлять недоверие.

Для образования «биополя» достаточно, чтобы в клетках живой ткани действовали и излучали одинаковые осцилляторы, и тогда поле такого рода появится само собой как результат самоорганизации. Нет ничего чудесного и в том, что клетки содержат  какие-то электромагнитные колебательные элементы, которые самопроизвольно образуют систему и, наверное, не одну, а множество на разных частотах. Скорее это естественно: природа использует одно и то же средство для создания самых разных явлений. Такие системы могли бы играть в живой ткани роль беспроводной энергосистемы, использоваться для организации коллективной работы клеток и многого другого. И вряд ли мудрая природа оставила без применения столь полезный инструмент.

Теми же свойствами подобных систем можно объяснить, по меньше мере предварительно и приближенно, все результаты исследований биополя, описанные как в этой статье, так и в других публикациях. Причем без гипотез, постулатов и прочих придумок, а на основании лишь классической теории электромагнетизма, проверенной практикой полутора веков, несомненной и безупречной - основы наших профессий. Преимущества классической теории тут несомненны.

Академическая физика, изгнав классическую школу, оказалась неспособной к объяснению этих новооткрытых явлений. Но в то время они вызвали небывалый общественный интерес, и от Академии ждали объяснений. Чтобы не терять лица, она была вынуждена не признавать открытия и тормозить исследования, оставив новые находки колдунам и мистикам, которые множились тогда как сорняки на вспаханном поле, а это привело к вмешательству идеологического отдела ЦК КПСС. Под его давлением Академия создала лабораторию во главе с известными борцами против лженауки академиком Гуляевым и доктором Годиком для борьбы якобы против мистики. Общественный интерес был, наконец-то, успешно погашен, исследования прекращены, а тут и перестройка наступила.