Under The Smoke Shadow

Сурогат

2012-01-23T21:13:00.015+02:00

...

РАЗКАЗ

Едно от нещата, които трябва да научиш, за да станеш добър журналист е, че всеки и всичко може да те изненада, във всеки един момент, особено в неподходящият. И че с това не се свиква, поради което е добре да прикриваш почудата си.
Край нямат нещата дето изненадват и учудват.

Ето защо, когато две чаткащи токчета внесоха запотена като току що извадена от морето топка водорасли коса, на име Мери Иванова, в редакцията, трябваше да се доверя на настръхващите тръпки мръснишки обладаващи тялото ми.

Шумно пъхтящото женско създание нахлу без да чука и стовари „Верту-то” си на бюрото ми поглеждайки ме така, както се поглежда капитан на потъващ кораб:
- Ненова? - попита тя. - Светла?
- Може и така се да каже, но има вероятност информацията ти вече да е стара — признах си аз. – Забелязала ли си, че каквато и информация да получим днес, утре… все се появява някой с чисто нова, отричаща старата. Някои наричат този феномен еволюция. Заповядай, седни! – казах учтиво, но продължих да мрънкам. - Каквото и да помисли човек… каквото и да понечи да твърди в днешно време… само да се огледа… и веднага намира контра аргумент. И тук възниква въпросът, който най-ме измъчва – остарява ли информацията или еволюира? Ето, като погледнеш съучениците си на двадесетгодишнината от завършването на гимназията, остарели ли ти изглеждат или еволюирали ?
- Бо-о-о-же, как имах нужда да си поговорим… същите въпроси и мен ме глождят отвътре.
Аз обаче, не и давах думата:
- Какво да ти кажа, Мери… лягам си Светла, а на сутринта, ако се огледам… установявам, че вече не съм вчерашната Светла. До обяд се появяват неоспорими факти даващи ми пълни снования да се усъмня в себе си и за други неща... Ако питаш мен, всички начетени и много информирани като нас хора, постоянно се чувстваме ту тъпаци – ту… как да го кажа… космически малки, щото не спираме да се съмняваме в това или онова. И не е само защото работим в медийния бизнес. Болестта, на нас – интелигентните е, че осъзнаваме колко важно нещо е информацията. Ще ни удави този информационен потоп, бе Мери, ще ни затрие, ей! - размачках ходилата си под бюрото, че от дългото седене ми бяха изтръпнали - мисля … да си ковна едно архаично Ноево кофчеже - от вяра, надежда и любов. Това ме зарежда, прави ме щастлива , ако не намериш нещо да те вдъхновява, нищо не ти работи както трябва, нито тялото, нито мисълта, нито душичката... що да не се слея с всемира успокоена и блажено усмихната, а… що трябва да съм гневна и надменна към различността на хората? Този гняв и агресия ме тровят, скъпа... ей на, ходих на лекар, скъсаха ме от изследвания и к'во... ненормално чувствителна съм била и това щяло да ме погуби... Че ще мрем, е ясно, не е ли по-важно как живеем? Ами ако случайно сме тук за малко и тъкмо за това е важно как играем тази абсурдна игра - живот. Ти си интелигентна и начетена жена... знаеш, че няма да се намери някой, който да може да докаже или със сигурност да опровергае тази възможност. Няма смисъл, извън този, който ние създаваме, извън този, който ние избираме ... поне докато сме тук - на земята...

Повдигна ми се от буцата в гърлото - мразя, когато редя пъзел, някой да нахлува в кабинета ми.
Поддържаното и скъпо опакованото в стегнати вурстчета женско тяло насреща ми, се задруса като кючеклийка:
- Само ти можеш да ми помогнеш. Изнудват ме. Моля те!

Бутнах към нея чаша и бутилка ракия - от първака на мама, която държах в чекмеджето си за медицински цели.
- Успокой се… разкажи ми …
- Ти ... нали няма да кажеш на шефа ?
- Мери, сподели какво те води насам... без да разбера, не мога да ти обещая нищо .

Тя опита да си налее от ракията, при което звънът от удара на бутилката в чашата, се чу дори на улицата, а по-голямата част от спиртната течност обля обувките й. Носовете им грейнаха - лачено.
- Знаеш Ненова, счетоводителка съм. Тая година ще чукна 40 - така. Няма отчет, който да ми се опъне! И съм известна в бранша като „Факира на ДДС –то”. В Лондон съм завършила …
- Е, и?
С уплашен поглед, Мери се изпъна назад в стола си, който изскърца: - Този лаптоп твой ли е? Или е служебен?
- Да се върнем на въпроса – контрирах и кимнах към поглъщаща на екс ракията ми събеседничка. – Наздраве!
- Мъжът ми много пътува, знаеш. Знаеш какво е да си сама… О, не е това, което си мислиш... Виж, аз в същността си съм много крехка и чувствителна, нищо че изглеждам кисела и надута. Уверявам те, една уважавана, богата жена, с доходна професия, като мен, може да има всеки мъж, който пожелае. Но действително интелигентен, чувствителен, с чувство за хумор… творчески разгърнат мъж — не е толкова лесно да откриеш веднага.
- Продължавай...
- Е, добре, аз бързо си върша работата и качествено… за това ми остава много време… и много самота… разсейвам се с тоя феисбук. Гледам, ти не си активна във фейса, ама аз… разбираш ме, нали?
- Не знам… какво имаш предвид?
- Как какво… там има толкова много мъже и все интересни… какви закачливи статуси пишат само… Да ти прочета ли? – протегна треперещата си ръка към лаптопа ми, като към доза дрога.
Сръчно щракнах капака:
- Е, и?
- Така срещнах Скротума. Писател, студент, толкова ерудиран, толкова надарен, нежен чувствителен мъж… Може да разговаря и дискутира върху всякакви теми - Докинс, Каку, Грийн, Майн Ранд, антропологията…
- Айн Рад, - поправих я аз, оня се казва Майн Рид…
- Да бе, нали това ти разправям, то няма тема, на която да го бутнеш Скротума неподготвен… еволюцията, динозаврите, извънземните, 2012 – края на света… Ей тия…
Защо ли хората чакат да дойдат извънземните да ни оправят … никой ли не вижда, че не човеците трябва, най-накрая да си тръгнат и да не се връщат... то въздух не ни остана все да ни оправят, дет’ се вика, щото… всеки се държи така, сякаш е тук за кратко и за последно, оправя… и бега. Ето по такива високо интелектуални въпроси говорим със Скротума, разбираш ме, нали?
- Опитвам, Мери, опитвам… продължавай!
- Искам да ти кажа, че мъжът ми е чудесен, нищо лошо не съм видяла. Но с него не мога да говоря за Буковски и за поезия. Че той освен „Винету”, нищо друго не е чел! А Скротума… диша като поет… Еххх… Вече не помня кога се омъжих… отдавна беше… синът ми вече изхвръкна от гнездото, нали отиде в Благоевградския… Знаеш Светле, всяка жена се нуждае от мъж, който да я кара да се чувства жена, да се чувства жива… помниш ли онази песен… „Гив ми а ризън ту би а уоман”… - фалшиво изцвили Мери и продължи да мяука като коте. – Имам нужда от мъж, който да ме стимулира умствено... и бях готова да си плащам за това. Не исках проблеми - от самото начало му казах… Искам всичко да е ясно, да е чисто, ще си плащам – честна сделка. Желаех силно интелектуално преживяване, без да си лягаме. Ама, ей на… подхлъзнах се…За бога, Ненова, аз имам щастлив брак.
- Колко дълго продължава това?
- Шест месеца. Закопнея ли за обмяна на мисли, на идеи… закопнея ли да подишам култура и влизам във фейса. Пиша нещо на стената на Скротума и се чувствам вече различна. Той е природно интелигентен, с магистърска степен по философско литературознание. Кара ме да се чувствам интелектуална и важна… А като се видим на литературните четения, които той организира два пъти в седмицата, направо пламтя…като космическа ракета преди старт се паля, охххх.

Мери беше една от ония жени, които бяха подредили живота си перфектно, но чиято слабост бяха така наречените интелектуалци - онези артистични волни птици, с които никога не би сключила брак.
Онези, които изчезват за 60 секунди, ако някоя им предложи, по какъвто и да е начин, подредена форма на обвързване. Почувствах се слаба, заради човешките слабости. Очевидно Мери, която бе с двадесетина килограма над моите, също имаше слаби ангели както всяка жена. На всеки му отслабват ангелите или му се подкосяват краката от нещо. Почувствах я близка и ми стана симпатична.

Аз да не би да нямах проблеми с ангелите?

Моите ангели се превръщаха в дракони, когато се появеше неочакваното. Мислиш си, че си яхнала дракона на щастието и си литкаш ли не залиткаш - щастливо усмихната... и тъкмо, когато си на най-високото и не ти се гледа надолу, че ще ти се догади от шубето да не паднеш… твоят Ангел вземе, че се превърне изненадващо в грозен осквернител на блянове – спец в курвенските извозвания и поиска да ти види сметката, която, както и да си я плащаш, върви с бонус – изхвърлянето ти по задник на земята.

Представих си, че има много жени по света като Мери, които умират от глад за интелектуална … силно духовна връзка и биха платили, за да ги водят за носа от начало до край.
- Сега той ме заплашва, че ще ме издаде — прекъсна мислите ми Мери.
- Кой ?
- Скротума. Има телефонни-видео записи на нашите дискусии:
„Самотата на простите числа” ; „Рискове на радикалната воля”; „Даоистки сексуални тайни и практики” … - тихичко и смутено произнесе Mери докато се озърташе, - както и на някои нежни, поетични джем-сешън плеяди.
Сега, представяш ли си… ме изнудва да забравя за интелектуалните ни и емоционални беседи, като иска „пълна програма” от моя страна, поне два пъти в седмицата, инак ме заплашва, че ще разтреби сесиите ни на обществеността... в и-нет селото, ей така, ще ми вади интимните ризи на показ! Бях готова да си плащам за интелектуалните ни срещи, но да си плащам, за да ме чука... да си плащам, за да му въртя свирки... колкото и да съм оглупяла и да съм се подхлъзнала... не мога да допусна. Може малко достойнство да ми е останало, но все още държа на него... на достойнството си, не на Скротума. Ти остави това, ама разбрах, че не само мене врътка. Кой знае колко женици издъхват оплетени в мрежите на Скротума, горкичките... А може и да не е сам… да е в конспирация. Що мислиш всички викат на феисбука - социалната мрежа, щото е създаден, за да те оплита.
- Има някаква логика – съгласих се искрено аз.
- Остарях, Светле, а все не поумнявам… Ненова, Ненова, трябва да ми помогнеш! Мъжът ми не само ще пукне, ако разбере, но и ще ме убие преди това - собственоръчно. А за шефа… не ми се мисли… Не искам и да помислям…

Знаех, че светът не е същият, нищо че винаги е бил сбъркан.
Надушвах… тоя матриархат съвсем ще ни довърши, не че патриархата предлагаше нещо по-добро.
Че курвите не бяха това което бяха, това за всички вече е ясно, но старият рекет… старите курвенски номера си бяха същите - изпитани и работеха… нищо, че вече не подбираха пола, в чиито ръце се превръщаха в опустошаващо човечността оръжие.
Знаех, че нета е станал средище на много образовани и артистични интелектуалци, които могат да са коварни, да се пъчат и вихрят безплатно на воля, под театралните си анонимни маски, но да са стигнали чак дотам, да изнудват горките самотници, страдащи единствено от глупота и доброта…

- Искам да се срещна със Скротума! – заповядах. – Трябва да измислим как да стане!
- Какво?
- Ще поема случая ти, Мери. Но ще ми даваш петдесетачка на ден, плюс разходите. Ще трябва много ДДС да покриеш.
- Да, но няма да ми струва колкото унищожението на малкото ми останало достойнство и сигурност… мъничкото нещица, в които вярвам и за които мечтая безнаказано. Знаех, че мога да разчитам на теб! Преди разследващата журналистка, работеше в института по психология към МВР, нали?- Ухили се тя насреща ми. - Ще те оставя да обмислиш по-задълбочено проблема ми и ще се чуем. До тогава ще те логна във фейса със Скротума, за да опипаш почвата му.

Вече Мери престана да се тресе като танцьорка на меренге и прошепна, макар още нервна: – Бях влюбена, представяш ли си? Истински влюбена… Бях готова на какво ли не за това момче… Как е възможно да съм такава непоправима глупачка! - след което се изпари като дим през вратата, оставяйки ме насаме с парфюма й, сладникаво удрящ слепоочията ми.

Още след два часа, бях помолена от фейсбук да позволя „приятелство” на Скротума.

После, той ме посрещна като специален гост в скротумната си мрежа от 2 999- приятели със закачливото:
„От кога чакам този миг, в който вече няма да виждам пронизващият ти ме поглед толкова нежелано далече… там в безформената купчина общи приятели, където никога не ти е било мястото.”

Че то нямаше ли ограничителна забрана до 3000 души? Коя ли е гризнала дръвцето, за да ме приеме на нейното място?
Биваше си го това, момче! Мери имаше право да се тревожи. И аз почувствах, че световният ми мир е застрашен.
Някой беше ли застрахован въобще?

Ето, два дни преди Мери да нахълта в кабинета ми, срещнах Агнес – щастлива и пърхаща както винаги. Нали е дизайнерка - те артистите никога не допират земята. Та… Агнес, ми разправи, че заминавала за Аржентина на шест-месечен семинар – срещу 13 000 Е, за да я обучат да не яде.
„Хранене на бъдещето” се казвал семинара, по време на който, жертвите му минават само на коренчета, чиста планинска вода и слънчева светлина. Нещо като на фотосинтеза – икономично, екологично и практично… признавам… ама как по дяволите става номера?

Верно е, че фотосинтезата е много хитър механизъм измислен от еволюцията, за да може природата да използва най-изобилните химични елементи като ги превръща в енергия, ама вкуса на свински джолан да го получаваш на прахче, разтворено във слънчева вода, си е чужда за мен перверзия. Не че съм стока! Под юргана, кой знае и аз какви ги върша, дето и Фройд няма да ги разбере, ама… Там щели да медитират по цял ден. Залата била срещу някакво езеро - чудна красота! Трябвало да я видя и аз тази неземна картина в подножието на планината. На семинара щели да бъдат и тримата мъже, по които Агнес много си паднала - гурото й, диетологът и спонсорът й…

За това, била решила да си мълчи - да мине мълчанката към мълчаливите обети.
Много са модерни в днешно време мълчаливите обети.
В ерата на интернет… хем си мълчиш- хем си чатиш…

Една друга моя приятелка, три месеца мълча и после ми вика: „ Едвам намерих сили да проговоря, причините още ги търся”.

Ако се замисли човек, причини да мълчиш винаги има, но тези, които осмислят говоренето са в червената книга.
Добре, че хората почти спряха да мислят.
Така и Агнес… решила била да мълчи поне месец… защото, както тя се изрази: „По-добре е да мълча… че иначе ще оплета конците… в Аржентина, там… пред невероятното езеро, ще бъда с тримата си любими мъже… и по тримата си падам и с тримата сексът е невероятен. Как да избера? Ами не мога. Значи не ми се налага.”

Като разбрах цената на семинара - 13 000 Е, ей такива очи опулих! И да намери кой да й ги плати?! ‘бах ти кризата – ‘бах ти немотията… Ква криза, бе?! 13 000 евра… и то за две – три кила максимум коренчета… Сигурно, ако Агнес се научи да не яде и успее да не умре, бая пари ще спести за бъдещето си.
Инвестиционният й риск, може и да си струва, ама не мога да й отрека, че авантюризмът й , не е просто гол и безразсъден, а и придружен с невиждан късмет.

- Как така стана, че заминаваш? Ами децата? До кога ще са в Индия при баща си, нали мрънкаха, че искат да се връщат? – питам я аз с тон, все едно обсъждаме цената на картофите и реколтата им тази година. Да не съм луда да се издам, че се пуля и се чудя, чуват ли ушите ми всичко това правилно.
- Стела е на 14 вече, а в Индия няма молове, в които да си уплътнява времето, щото са на океана, трябва да се бачка в заведението на татко й. А малкият вече му писна да се учи на сърф и да готви. – ми отговаря Агнес. - Тук майка ми ще ги гледа… толкова приятели имам, две деца ако не могат да отгледат, как да разчитам на тях, тогава ?

Винаги съм харесвала логиката на Агнес - чиста и красива математика.
Агнес беше измислила как да работи най-оптимистично нелогичната логична система за решаване на проблеми, произтичащи от нестихващите й желания да задоволи наред с първичните си и възвишените си - всемирни нужди.

Колко хора познавате, които ще ви убедят, че бъдещето е в скъсването на зависимостта на тялото им с храната?

- В Аржентина ще се върна в себе си, не просто ще се срещам и разминавам с тялото си, както тук ми се налага. - напевно извибрира Агнес с леко дрезгавия си, но мелодичен глас. - Ще заживея в себе си... Постепенно ще разкопчая старото си тяло и ще оставя новото да се скрои по мярка на душата ми… - нали е дизайнерка, знае как да крои опаковки. - Сега осъзнавам целта на енергийното хранене, преживявам широк спектър от човешки качества, потапям се в собствената си природа, но вече знам и че храната, която консумираме, прикрива чувственото ни преживяване и ни лишава от дълбините на познанието.

Такава е Агнес – вегетарианка от 20 години, храни се с чувства и със вселенска поезия.

- Няма ли да ти липсват децата? А ти на тях?
- Когато се върнеш в себе си и се помириш, разбереш се със същността си, преставаш да пречиш на другите. Не мисля, че това ще им се отрази зле. Всеки има да учи своите си уроци.
- А от къде намери парите, кой ти ги даде? – хич не ми идва да прекъсна поемата й, но втрещението ми, от резултата на нейното уравнение, мира не ми дава.
- Дълга история… ще ти разкажа накратко.
На спонсора ми, жена му, е много богата и от сой. Цяло лято бях покрай тях двамата, в къщата им в Бояна… дизайнвах градината… каква аранжировка направих на прасковените дръвчета и езерото с лотусите… бедна ти е фантазията. Ще ти покажа снимки… Един ден, идва мацката, голям пич е тя - страхо-о-отна жена, може десет години да е по-голяма от него, но си личи, че й е синя кръвта. Викна ни двамата и се обръща към него, ама пред мен… и му казва: „Виждам аз, че ти изтичат очите и сърцето по Агнес… ”. Вземете тия двайсет хиляди евро и идете да се поразходите, ама надалеч, че да си почина малко… то не се трае вече, бе… всеки ден да ви гледам как се дебнете като разгонени котки и как ми се умилквате в краката жално. Така че, следващата седмица заминаваме за Аржентина.

Не я питах, откъде е измислила баш този семинар. Откакто я познавам, е все на йога или в Непал, на Гоа … на някоя високо и силно енергийно заредено природно творение…, така че… беше съвсем естествено и очаквано да чуя, че заминава за Барилоче.

Завидях на Агнес, че може да се храни с аромати и с кристали. Завидях й, че ще слага храна в устата си, само за да се наслади на вкуса й, а не за да не умре от глад. Завидях й, че ще спре да се трови поне с храната. Възхитих й се, че е влюбена в трима мъже и не желае да разкъса любовта си между тях, нито да я разпилее или да се откаже от нея… че ще ги обича и тримата. Възхитих се на обединяващата сила на Агнес, на неклишираните й житейски уравнения, които успяваха да дадат резултат - безконфликтна единност.
В нейната математика, на вид противоречащи си и недостижими стойности, се подреждаха хармонично в обществено неочаквана и шокираща със съществуването си симетрия.
Възхитих й се, че иска да мълчи.
Че може да обича мълчаливо.
И че си вярва.

Тялото ми се беше прибрало в панелния ми апартамент вече от няколко часа, а аз още не… продължавах да се скитам на други, невиждани места.
Рядко се прибирах в тялото си, а Агнес прекрояваше своето по мярка - за душата си.
Изпитах дълбоко уважение към съзидателната женска природа на Агнес.
Сетих се за Мери. Мери Иванова, която имаше сериозни проблеми с очарователен мъж, само с един – единствен мъж, мъж, който владееше виртуозно изкуството да съблазнява, но който не умееше да обича.

Отворих лаптопа си, написах паролата за фейса и се отзовах в мрежата.

...

следва продължение

...

Наука на биричка

2012-01-12T14:29:00.032+02:00

...

Преди да прибавя към основната плетка от системология и математика, която съм занизала, необходимата серия постове за клетката, човешкото тяло, нервната система и мозъка, за целите на подробното представяне и разгръщане на моята ВСИЧКООБЕДИНЯВАЩА СИСТЕМНА теория „ПАКОСТ” ,
съм длъжна да направя,
макар и общ преглед на концепцията за молекулата и атома, както и на Квантовите теории изучаващи „податомния свят”, които заченах от тук: „ Природа на светлината”., но които прекъснах с МАТЕМАТИКА - I и II чсти, за да поставя основи на изложението си.

В постовете ми ще има предимно дълбоко известни факти.

Новото, което ще се опитам да предложа, е специфичната им подредба, чиято цел е да онагледи иначе оставащи незабелязани въпроси.

Освен че, ще се позовавам на банално известни научни факти, когато мога ще препращам с линкове и към подробни и добре разработени статии по темите, които излагам, за да не трупам и преповтарям излишно съдържание, което отдавна някой друг прилежно е систематизирал.

От какво е направена вселената?
От какво е изградено всичко около нас?
От какво сме направени ние?

От какво е изграден… от какво продължава да се изгражда света (ни) и кои… какви закони (го) управляват ?

Това са въпроси, които хората са си задавали от древността, но теорията за състава на материята, според която тя е изградена от отделни единици, се оформя постепенно от химията, физиката, математиката и биологията.

Материята,
най-общо казано е всичко, което има маса и обем.
Материята може да се определи и като субстанцията, от която са съставени атомите и молекулите. Тя може да съществува в пет агрегатни състояния: твърдо, течно, газообразно, плазма и Бозе-Айнщайнова кондензация.
Материята е само 4% от познатата вселена, останалото е 23% тъмна материя и 73% тъмна енергия.

Първоначалното знание за материята е свързано с понятието – ВЕЩЕСТВО.

Веществото
е една от формите на съществуване на материята, която за разлика от полето се характеризира с маса в покой.
/ на фона на тази информация сега разгледайте формулата на Айнщайн/

Веществото се състои от елементарни частици — фермиони, сред които най-често срещаните са: електрони, протони и неутрони.
Последните две образуват атомното ядро, а всичките три — атомите, молекулите, кристалите и т.н.
/ще има специален пост посветен на качествата, видовете и класификацията на елементарните частици, за това тук само маркирам/

Свойства на веществото

Веществото се характеризира с маса.

Телата се привличат едно друго със сила, пропорционална на техните маси – така наречените гравитационни сили. В ежедневния живот приравняваме масата с тегло, което е всъщност мярка за гравитационната сила между него и Земята. Светлината не е вещество, макар че може да променя пътя си в гравитационно поле.
През двадесети век хората откриват, че веществото може да се превръща в енергия и обратно.

Форми на съществуване на веществото

Веществото съществува в различни форми, наричани също агрегатни състояния:

ТВЪРДО ТЯЛО
Твърдите тела имат постоянна форма.
Повърхността на твърдото тяло не се променя значително при въздействие.
Скалите, дърветата и ледът са примери за твърди тела.

ТЕЧНОСТ
Течностите заемат формата на съда, в който са поставени.
Повърхността на течността се променя значително при въздействие.
Водата, лавата са течности.

ГАЗ
Газовете също заемат формата на съда, в който се намират.
Газовете лесно се преместват при въздействие.
Въздухът, който дишаме, е съставен от газове.
Водната пара е газ.
Течностите и газовете се наричат още флуиди.

ПЛАЗМА
Плазмата е газ в състояние на висока йонизация
Йоносферата и слънчевата корона са примери за плазма.
В нормални условия на Земята повечето вещества съществуват в едно или две агрегатни състояния.
Под влияние на външни фактори като например температура и налягане те могат да преминават от едно агрегатно състояние в друго.
Водата е единственото вещество, което се среща в природата в трите агрегатни състояния.

ПОЛЕТО
във физиката,

е „разширена” ФОРМА НА СЪЩЕСТВУВАНЕ НА МАТЕРИЯТА,
характеризираща всички точки на пространство-времето и притежаваща БЕЗКРАЕН брой степени на свобода.

Във всяка точка от пространството полето се характеризира с определена физична величина, която като правило се променя при прехода от една точка към друга.
В зависимост от математическия вид на тази величина има скаларни, векторни, тензорни и спинорни полета.

В зависимост от своята природа полетата се делят на електромагнитни, гравитационни, вълнови (квантувани) и полета на ядрени сили.

Полето се проявява като взаимодействие между телата, което е преносимо и се осъществява с крайна скорост
(при това силата на взаимодействие се определя от различни характеристики на телата: масата в случай на гравитационно поле, електрическия заряд в случай на електромагнитно поле и т. н.).

ВИДОВЕ ПОЛЕТА

- Електрическо поле
- Магнитно поле
- "Гравитационно поле" , Гравитация ;
понеже точно в тази точка стават най-големите мистерии във физиката в момента, ще ви насоча и към друга статия - "Гравитомагнетизъм"; "Гравитация" ;

Дълго време се е считало, че полето е само едно нагледно теоретично обяснение на такива явления като светлинните вълни, докато през 1887 г Хайнрих Херц не доказал съществуването на електромагнитното поле експериментално.

Квантова теория на полето

е раздел на физиката, изучаващ поведението на квантовите СИСТЕМИ с безброй много степени на свобода.

Тя се явява теоретична основа за описание на микрочастиците, техните взаимодействия и преобразувания.

На квантовата теория на полето се основават физиката на елементарните частици и физиката на КОНДЕНЗИРАНАТА МАТЕРИЯ.

За момента квантовата теория на полето може да се приеме за ефективна полева теория, което означава, че съществува максимална енергия за която тя е приложима.

Математическият апарат на квантовата теория на полето е Хилбертовото пространство на състоянията и действащите в него оператори. Обектите в него са пространствени вектори, описващи възможните състояния на квантовото поле.

Основите на теорията се полагат през 1920-те, когато възниква необходимостта от създаване на квантова теория на електромагнитното поле.

През 1926 година Макс Планк, Паскуал Йордан и Вернер Хайзенберг създават такава теория, като изразяват вътрешните степени на свобода на полето като безкраен набор хармонични трептения, използвайки процедурата за квантуване на тези трептения.
/подробно ще разкажа за това в поста за елементарните частици/

В квантовата физика механизмът на взаимодействие се обяснява с обмена на частици, специфични за всяко поле
(фотони за електромагнитното поле, хипотетични гравитони за гравитационното и т. н.).

Фундаментални взаимодействия във физиката са

четири напълно различни в същността си взаимодействия между елементарните частици и телата, които изграждат. Много от усилията в съвременната физика са насочени към намиране на една обща единна теория, която да обедини всички взаимодействия. Днес се счита, че всички елементарни частици се подчиняват на тези четири основни класа взаимодействия:
силните, електромагнитните, слабите и гравитационните.

Нека разгледаме по-подробно тяхното предназначение - ролята, която природата им е определила.

Силните взаимодействия
заемат първо място в йерархията на природните сили.
Най-ярката проява на тези взаимодействия са ядрените сили, които осигуряват стабилността на ядрата, а от там и на целия съществуващ свят.

Електромагнитните взаимодействия
осигуряват стабилността на атомите и молекулите.
На тях се дължат всички явления във видимия свят: електромагнитни и оптични явления; химически превръщания; агрегатно състояние; сили на триене, на деформация, на повърхностно напрежение и т.н.

Слабите взаимодействия отговарят за разпадането на елементарните частици и за бета-превръщанията на атомните ядра.
Всички процеси, които протичат с участието на неутрино, се обуславят от тези взаимодействия. Това засяга и термоядрените процеси на Слънцето и в звездите. Следователно слабите взаимодействия „управляват" еволюцията на звездите.

Гравитационните взаимодействия
са универсални, но към момента преобладаващо се счита, че се проявяват най-вече в макроскопични мащаби.

В съвременната физика е прието, че всички взаимодействия се осъществяват чрез „посредници" - кванти, преносители на взаимодействията.

/подробно ще разискам това в пост, специално послветен на квантовата физика за елементарните частици и техните взаимодействи/

В днешно време елементарните частици се класифицират въз основа на
СТАНДАРТНИЯ МОДЕЛ —
теория, която систематизира и обяснява всички експериментални наблюдения във физиката на високите енергии и ядрената физика до този момент.

Стандартният модел обединява електромагнитното и слабото взаимодействие в единно електрослабо взаимодействие.

Съществуват теории, които разширяват стандартния модел и обединяват и другите взаимодействия, но те все още не са потвърдени експериментално.

Теориите на Великото обединение (началото на 80-те години) обединяват силното и електрослабото взаимодействие.
Под велико обединение (Теория на великото обединение, англ. Grand Unified Theory - GUT) се има предвид, която и да е от няколко сходни теории на обединеното поле, които предсказват, че при много високи енергии (над 1014 GeV), електромагнитното, слабото ядрено и силното ядрено взаимодействия се сливат в единно обединено поле.

Суперструнната теория (края на 80-те години) обединява всичките четири взаимодействия. Същото се стреми да направи нейната конкурентна Примкова квантова гравитация (от края на 90-те години).

Първото обединение обаче е това на електричеството и магнетизма за създаване на единна електромагнитна теория, заслугата за което е на Джеймс Максуел.

Стандартният модел е подкрепен с огромен експериментален материал. Някои негови предсказания, като например аномалният магнитен момент на електрона, са едни от най-точните в човешкото познание. Съвпадението между теория и експеримент в този случай е 10 части на трилион (10 на -11)

Като всяка добра физическа теория, стандартният модел има граници на валидност. Експериментално той е изучен до енергии от около 150 GeV, които съответствуват на разстояния не по-малки от около 10 на-20 m.

Теоретично, той би могъл да бъде валиден до много по-високи енергии (тъй като всички негови взаимодействия са пренормируеми и константите на взаимодействие се изменят само логаритмично с енергията).

В крайна сметка, съществува енергетичен мащаб, при който дори теоретично стандартният модел престава да бъде валиден и трябва да бъде заместен от друга теория, на която той е ниско-енергетична граница.

Стандартният модел, както и всяка друга квантова теория на полето е фундаментално несъвместим с Общата теория на относителността (ОТО).
Последната обаче, може да бъде линеаризирана и в този орязан вариант да бъде квантувана.
Частицата, която пренася гравитационното взаимодействие в тази квантова теория се нарича гравитон. Той, както и всички останали ефекти на квантовата гравитация не са наблюдавани експериментално.

Опити да се създаде високо-енергетична теория, която включва стандарния модел и пълната "квантова версия" на ОТО са Суперструнната теория и Примковата квантова гравитация.
Тези теории страдат най-вече от това, че нямат експериментално потвърждение.

Много от физиците очакват, че скоро (например в експериментите с Големия адронен колайдер в ЦЕРН), ще бъде открита физика отвъд стандартният модел.

Една от възможностите е за проявяване на суперсиметрия при мащаба на слабите взаимодействия (който е и енергетичният мащаб на експериментите).

Точният вид на теорията, която включва тази суперсиметрия е неизвестен, но е възможно да се формулира най-малкото възможно суперсиметрично разширение на стандартния модел.

В настояще време отсъства пълноценна теория на квантовата гравитация, но се счита за възможно квантуването на слаби възбуждания на гравитационното поле.

В рамките на такава ЛИНЕЙНА теория, гравитонът е именно това възбуждане.
Поради факта, че гравитационното взаимодействие е изключително слабо, експерименталното наблюдаване на отделни гравитони е все още невъзможно.

Хипотезата за съществуването на гравитони се появява благодарение на успеха на квантовата теория на полето (и особено на Стандартния модел) при моделирането на останалите фундаментални взаимодействия с помощта на подобни частици:

фотоните в електромагнитното взаимодействие, глуоните в силното взаимодействие, W и Z бозоните в слабото взаимодействие. По аналогия, за гравитационното взаимодействие също трябва да има частица.

Обаче опитите да бъде разширен Стандартния модел с гравитоните се натъква на сериозни теоретически сложности в областта на високите енергии (равни или надвишаващи енергията на Планк).

На решаването на този въпрос са посветени няколко теории на квантовата гравитация и в частност теорията на струните. /подробно ще я представя в отделен пост/
Според нея гравитоните (също както и другите частици) представляват не точкови частици, а състояния на струни, при това не се появят горните проблеми при високите енергии, а в същото време при ниски енергии гравитоните могат да се разглеждат като точкови частици.
Тоест, гравитонът е вид приближение към реалността, което може да се използва в областта на ниските енергии.

Най-важната ми цел в „излагането на „ПАКОСТ”,
е да покажа как МАТЕМАТИКАТА, ХИМИЯТА, ФИЗИКАТА, БИОЛОГИЯТА и ПСИХОЛОГИЯТА
се допълват и преплитат в търсенето на отговорите на тези въпросите от какво сме направени, от какво е направена вселената, какви закони я управляват и как си взаимодействат градивните елементи, независимо, че често „различните” на пръв поглед науки, правят това, като се фокусират в различни научните изследвания.

ХИМИЯТА търси и определя законите за взаимодействие между веществата, съставени от атомите и молекулите, в резултат на които се ОБРАЗУВАТ и РАЗРЕШАВАТ ХИМИЧЕСКИТЕ ВРЪЗКИ,

докато ФИЗИКАТА разглежда физическите закони, определящи СТРУКТУРА и СВОЙСТВА на формите на материята въобще, не само на веществото, но и на полето.

Биологията се фокусира върху изучаването на атомната и молекулна систематика в клетки и изградените от тях органични системи. Нейният предмет е изучаването и систематизирането на явленията.

Биологията често събира химията и физиката, чрез биохимията, биофизиката, неврофизиологията, генетиката, микробиологията и т.н. и т.н.

На практика обаче, преобладаващата част от проявленията на материята във видимия и осезаем от нас свят, не могат да бъдат разединени и ясно раздробени, така че да бъдат описани единствено от гледната точка на само един дял от науката.

Математиката

представлява съвкупността от знания, изучаващи понятия като количество, структура, пространство и промяна. Тя също би могла да се дефинира като наука, която се занимава с горепосочените понятия, с пространствените форми и количествените отношения. Бенджамин Пърс я определя като „науката, която съставя необходими заключения“. Други специалисти по математика твърдят, че математиката е наука за моделите и че математиците търсят модели (закономерности) в областта на числата, пространството, науката, компютрите и т.н. Математиците често изследват подобни понятия с цел да формулират нови хипотези и да установят тяхната достоверност, служейки си с първични понятия, аксиоми, теореми, доказателства, спазвайки правилата на логиката. Има някои вътрешни за математиката дисциплини, които служат за обосноваване на получените от нея резултати, за намиране и изучаване на общи за различните математически дисциплини закономерности и за подпомагането им.
Такива са, например теорията на множествата, математическата логика, алгебрата, топологията и функционалният анализ.
/подробно ще разкажа за всички тези дялове в математиката като междувременно продължа с поредицата математични постове/

Физиката

е естествена наука, изучаваща общите и фундаментали закономерности, определящи структурата и еволюцията на материалния свят.

Физиката е точна наука, което означава, че се занимава с намирането на количествено описание на природните явления.

Физиката се основава на теории, които дават ясни, измерими предвиждания. За физични се приемат само експериментални резултати, които могат да бъдат независимо възпроизведени. Такива резултати могат да потвърдят или отхвърлят дадена физична теория. Теоретичната и експерименталната физика са тясно свързани − понякога развитието на физичните теории мотивира провеждането на нови експерименти, а понякога нови експериментални данни провокират създаването на нова теория. За изучаването на природните явления тези два подхода са еднакво важни.

Физиката е една от най-старите области на познанието, макар в древността да не е оформена като отделна наука. Дълго време физиката и философията се ползват като синоними и едва в резултат на Научната революция от XVI-XVII век физиката се обособява като отделна наука.

Значението на физиката в съвременния свят е огромно. Новите ѝ идеи и достижения водят до развитието на другите науки и до нови научни открития, които от своя страна намират приложение в техниката и промишлеността.

Така например, изследванията в областта на електромагнетизма водят до появата на телефона, електромотора, влаковете на магнитна възглавница; откритията в областта на термодинамиката правят възможно построяването на автомобила, а развитието на радиоелектрониката води до появата на компютрите.

Въпреки невероятното количество натрупани познания за света, човешкото разбиране за процесите и явленията непрекъснато се мени и развива, новите изследвания повдигат нови и нерешени въпроси, за които трябват нови обяснения и теории. В този смисъл физиката е в непрекъснат процес на развитие и все още далече от възможността да обясни всички природни явления и процеси.

Физиката има за цел изучаването на широк спектър от предмети и явления от всички възможни мащаби: от елементарните частици до най-големите звездни купове от галактики. В това число се включват и градивните елементи, изграждащи всички тела в природата, поради което физиката се нарича „фундаментална наука” .

Физиката има за цел да опише различните сложни явления, наблюдавани в природата, като ги свежда до по-прости явления. Така физиката цели да обясни нещата, които ни заобикалят, като установи техните причини и след това се опитва да свърже тези причини помежду им в желанието да се намери окончателно обяснение на вечния човешки въпрос — защо природата е такава, каквато е.

Например в Древен Китай било наблюдавано, че определени скали (магнетит) се привличат една друга чрез невидими сили. Този ефект по-късно е наречен магнетизъм и бива сериозно изучен за първи път през 17 век. Малко по-рано, преди китайците, древните гърци са познавали свойствата на кехлибара, който при триене в кожа също предизвиква ефект на привличане. Това явление също е изучено подробно през 17 век и бива наречено електричество. В този смисъл физиката си поставя за цел да обясни нещо, наблюдавано в природата, според неговите причини.
Чак през 19 век с по-нататъшния напредък на науката се разбира, че споменатите две явления — електричество и магнетизъм — са само два различни аспекта на едно и също взаимодействие — електромагнитното.
Този процес на задълбочаване на знанията продължава и днес.

Физиката използва като научен метод емпиричната проверка: валидността на всяка физична теория се тества, като направените според нея хипотези и заключения се сравняват с резултати, извлечени от проведени експерименти и наблюдения.
Теории, които са добре подкрепени с експериментални данни и никога не са били опровергани с емпиричен опит (т.е. издържат емпиричната проверка), често се превръщат в научни закони или природни закони.
Разбира се, всички теории, включително научните закони, могат винаги да бъдат заместени от нови, по-точни твърдения, които се търсят, когато има някакво несъгласие на дадена теория с наблюдаваните експериментални данни.

При физиката има доста по-голяма степен на разделение между теория и експеримент, отколкото при други науки. Още от 12 век повечето физици се специализират или в теоретичната, или в експерименталната физика и съответно се наричат теоретици и експериментатори.
(В противовес на това, почти всички успешни теоретици в биологията или химията /например американският квантов химик и биолог Лайнъс Полинг/ са били също и експерименталисти, макар това да се променя в последно време.)

Теоретиците се стремят да развият математически модели, които едновременно да описват съществуващите експерименти и успешно да предвиждат бъдещи резултати, докато експериментаторите предлагат и извършват експерименти, за да проверят теоретичните предвиждания и да изследват нови явления. Макар че теория и експеримент се развиват от различни учени, те са силно свързани помежду си.

Прогресът във физиката често се осъществява, когато учените направят експериментално откритие, което съществуващите теории не могат да обяснят или, от друга страна, когато нови теории генерират предположения, подлежащи на проверка, вдъхновявайки поставянето на нови експерименти.

Също така има физици, които работят едновременно върху теория и експеримент и които се наричат феноменологисти.
Феноменологистите свързват емпирични наблюдения над определени феномени помежду им по начин, който е в съгласие с фундаменталната теория, но не произтича директно от нея.

Теоретичната физика е исторически вдъхновена от философията и метафизиката, например обединението на електричеството и магнетизма в единна теория — електромагнетизъм е станало по този начин.

Извън познатата ни Вселена, в полето на теоретичната физика се включва и боравенето с хипотетични въпроси, като паралелни вселени, мултивселена и по-високи измерения.
Експерименталната физика е в основата на техниката и технологиите.
Експериментаторите в областта на фундаменталните изследвания работят например с ускорители на частици и лазери, докато тези в областта на приложните изследвания често работят за индустрията, например създавайки транзистори или метода на ядрен магнитен резонанс.

В голяма степен физиката произлиза от древногръцката философия - от първия опит на Талес да характеризира материята, през заключението на Демокрит, че материята трябва да се редуцира до инвариантно състояние и астрономията на кристалния небосвод на Птолемей до книгата на Аристотел Физика гръцките философи развивали различни възгледи и теории за природата. Чак до средата на 18 век физиката се нарича естествена философия (натур-философия).

Към 19 век физиката вече се възприема като позитивна и отделна наука, различна от философията и другите науки. От друга страна, физиката заедно с другите науки разчитат на философията на науката да даде адекватно описание на научния метод. Научният метод включва априорно и апостериорно мислене, както и вероятностни оценки, за да се прецени валидността на дадена теория.

Развитието на физиката дава отговори на много от питанията на ранните философи, но в същото време поставя и нови въпроси.

Изследването на философските въпроси, отнасящи се до физиката, включва по-конкретно теми като: същност на пространство-времето, детерминизъм, както и метафизически перспективи като емпиризъм, натурализъм и научен реализъм.

Много физици са писали върху философските аспекти на тяхната работа, например Лаплас, който първи засяга темата за каузалния детерминизъм и Ервин Шрьодингер, който пише върху квантовата механика.

Математическият физик Роджър Пенроуз e наречен платоник от Стивън Хокинг, което пък е коментирано от Пенроуз в неговата книга Пътят към реалността Хокинг, от своя страна, нарича себе си "безсрамен редукционист" и спори с възгледите на Пенроуз.

Основните теории във физиката са

Класическа Механика;
Електромагнетизъм;
Термодинамика и статическа физика;
Квантова механика;
Теория на относителността

Астрофизиката

е клон на астрономията, който изучава преди всичко свойствата на астрономическите обекти във Вселената (плътност, температура, химичен състав и други). Такива обекти могат да бъдат звезди, комети, планети, галактики, междузвездната среда.
Астрофизиката е раздел от Астрономията, която е една от най-древните науки. За разлика от нея, е сравнително нова наука.

Теоретичната астрофизика се занимава с изучаване на състава и еволюцията на Вселената като СИСТЕМА, като създава аналитични модели и теории и ги съпоставя основно с наблюдения тъй като експериментите са значително затруднени поради големината и отдалечеността на обектите.
Постиженията на науката и техниката спомагат за усъвършенстването на тези модели и по-добри статистически предвиждания. Едни от тези теории са тази за тъмната материя, Големият взрив, ΛCDM (ламбда-CDM).

Ядрената астрофизика е раздел на физиката, получен при припокриване на области като астрономия, ядрена физика и физика на елементарните частици. Тя изучава и обяснява формирането (посредсвом ядрени реакции) на химичните елементи.
Нейни обекти са ранната Вселена, междузвездната среда, червените гиганти и супернова, които биват изследвани с помощта на комплексни компютърни модели.

Химията

е наука, която изучава състава, структурата, свойствата и поведението на веществата (химичните елементи и техните съединения), както и преобразуванията им вследствие на различни химични реакции.
Химията е природна наука, свързана с изследванията на атоми, молекули, йони и други форми на веществата, както и на идеите за енергия и ентропия във връзка със спонтанността на химичните процеси.

Поддисциплините на химията се групират според вида на веществата, които се изучават, или според начинът на тяхното изследване. Така неорганичната химия изучава неорганичните вещества, органичната химия - органичните съединения, биохимията — веществата и химичните процеси в живите организми, физикохимията — трансформациите на енергията при химичните процеси, аналитичната химия - състава и структурата на веществата. През последните години се обособяват множество специализирани и интердисциплинарни области, като например неврохимията, химичното изучаване на нервната система.

В химията е прието всички изучавани обекти да се разглеждат като индивидуални вещества (или химични елементи), смеси от тези вещества и техни съединения.
Под индивидуално вещество се разбира абстрактно понятие, обозначаващо набор от атоми, СВЪРЗАНИ един с друг по определен закон по строго специфичен начин.

Границата между индивидуалното вещество и сместа от вещества е доста размита, защото съществуват вещества с непостоянен химически състав, за които не може да се напише точна химическа формула. Освен това индивидуалното вещество си остава абстракция, тъй като абсолютната чистота на дадено вещество практически е недостижима. Това означава, че всеки конкретен, реално съществуващ образец представлява някаква смес от вещества дори и когато едното от тях силно преобладава. Независимо от привидната изкуственост на това ограничение, много често чистотата на веществото играе ключова роля за неговите свойства. Така например, знаменитата якост на титана се проявява едва след като от него е отделен кислородът — неговото съдържание не бива да надминава определени граници (по-малко от стотни от процента).

Два големи раздела в химията разглеждат органичните и неорганичните вещества, като разделението се прави според наличието (в органичната химия) или отсъствието (в неорганичната химия) на ВЪГЛЕРОДНИ ВЕРИГИ ( ПРАВИ и ЗАТВОРЕНИ).
Все пак разделението е условно и не е пълно, защото има много припокриване, например разделът металоорганична химия.

Биологията

е природна наука, изучаваща живота и живите организми, включително тяхното устройство, начин на функциониране, растеж, разпространение, произход и развитие, таксономия, връзките между тях и неживата природа.
Биологията е обширна област на познанието, включваща множество подразделения, теми и дисциплини.

Сред най-важните теми са петте обединяващи принципа, които могат да бъдат наречени основополагащи аксиоми на съвременната биология:
клетъчната теория и теориите за еволюцията, гените, енергията и хомеостазата.

Подразделенията на биологията се разграничават едно от друго според мащаба, в който се изследват организмите, и според методите за тяхното изследване. Така биохимията изучава елементарната химия на живота, молекулярната биология - сложните взаимодействия на системи биологични молекули, клетъчната биология - клетките, физиологията — химическите и физични функции на тъканите, органите и системите, а екологията — взаимодействието на различните организми с окръжаващата среда.

Тук погледнете класификацията на биологичните науки, която умишлено изнесох в отделен пост.

Научното знание съществува откакто съществува човечеството, хората са се опитвали да си обяснят естествения свят още от древността. Цивилизации се раждат и умират, а знанието се пренася от едно място на друго, допълва и разширява, а понякога се губи и преоткрива отново.

Преди да започна да разказвам приказки за системата - КЛЕТКА и надсистемите, които тя изгражда, преди да „увелича мащаба”, В НЯКОЛКО ПОСТА, ще се фокусирам над системата - АТОМ -
Т.е ще се опитам да илюстрирам подробно ПРЕПЛИТАНЕТО на МАТЕМАТИКАТА, ХИМИЯТА и ФИЗИКАТА в усилията им да представят картина на градивните частици на материята.

...
Който се интересува по-дълбоко от физиката може да погледне този списък от книги на Ностро .

продължавам със "Светът на и вътре в атома".

...

Струнен свят

2012-01-10T14:58:00.000+02:00

...

СТРУНЕН СВЯТ

Ханс Кристиан фон Байер,

професор по физика в У-та на гр. Уилямсбърг, щат Вирджиния

Заменяйки точковите частици с невъобразимо малки нишки, физиците може би ще успеят да включат гравитацията в единната картина на света.

Струнната теория беше извадена на бял свят, след като блестящият Едуард Уитън от Института за перспективни изследвания в Принстън, Ню Джързи, в продължение на две десетилетия води героична борба с недоволното ръмжене на редица авторитетни физици, склонни да принизят тази теория до равнището на занимателната математика. Необикновено надареният със способността аргументирано да убеждава защитник на тази теория Брайън Грийн, професор едновременно по физика и математика в Колумбийския университет, публикува манифест под формата на великолепна популяризация, озаглавена: Изящната Вселена - свръхструни, скрити измерения и търсенето на окончателна теория. Многобройните му материали в различни списания и даже участието му в телевизионни предавания бележат раждането на нова звезда в научната популяризация от мащабите на Карл Сейгън и Стивън Хокинг. Казано накратко, струните излязоха на сцената.

Струнната теория е основана върху все още непотвърдената хипотеза, че елементарните съставни части на материята не са точкови, както вярваха до неотдавна почти всички учени, а извънредно малки и усукани едномерни образувания - "струни". Струните могат да бъдат затворени примки, подобни на еластични пръстенчета, или отворени сегменти, подобни на влакънца. Но и в двата случая става дума за невъобразимо малки размери: струните, ако те изобщо съществуват, трябва да са трилион трилиона (1024) пъти по-малки от атома и са безнадеждно отвъд възможностите както на кой да е микроскоп, така и на сондиращите снопове на кой да е ускорител.

Нещо повече, струните трептят - точно както ако някой с неизмеримо малки пръсти ги подръпва, а ако са прикрепени към цигулката, виолата, виолончелото и контрабаса на някакъв субатомен оркестър, те ще излъчват "звуците" на техните основни честоти и обертонове. Основните честоти и обертоновете съответстват на различните видове фундаментални частици. Предполага се, че комбинирането на струните би могли да възпроизведе многообразието на наблюдаваните частици и техните взаимодействия.

Най-привлекателната черта на струнната теория, благодарение на която тя издържа през десетилетията на съмнения и даже на отричане, е нейната уникална способност да включи гравитацията в описанието на фундаменталните природни сили. Свидетелство за трудностите, свързани с гравитацията, са останалите безплодни усилия на Айнщайн, който през целия си живот търси наричаната от него "обединена теория на полето" -теория, която би обхващала по единен начин гравитацията и останалите природни сили,
каквато например е електромагнитната сила. Много други теоретици също са се опитвали да включат гравитацията в единна теория и неуспехът ги е карал в крайна сметка да се откажат от самата идея за обединението.

От друга страна възможностите на струнната теория за постигане на обединена картина, включваща гравитацията, се заплащат с неимоверно висока цена на теоретични трудности. Измежду странните особености в привидно бездънната сложност на тази теория са настойчивото твърдение, че светът има най-малко десет измерения (вместо познатите четири измерения на пространство-времето) и че взаимодействията на самите струни се описват от красивата, но концептуално трудна математика на поничките и усуканите повърхнини. Многобройните особености на тези страховити идеи са изящно и прозрачно изложени в книгата на Грийн. И при все че струнната теория загръща внушителната си обяснителна мощ в почти непробиваема за неспециалистите опаковка от математическа сложност, тя от друга страна повдига наново някои прости и заедно с това дълбоки въпроси, които са вълнували теорията на веществото от времето на гръцката древност. Казано накратко, непрекъсната или дискретна е Вселената, а заедно с нея веществото, силата, пространството и времето?

Общоприетата теория, описваща елементарните съставни части на материята и фундаменталните природни сили - с изключение на гравитацията, - доби особено развитие през последните няколко десетилетия. Физиците до такава степен са убедени в нейната вярност по същество, че я наричат "стандартен модел". Нейни фундаментални същности са от една страна частиците на веществото - кварките или лептоните, а от друга - преносителите на сили, каквито например са фотоните или частиците на светлината, които служат като посредници за взаимодействията между частиците на веществото. (Напр. фотоните са посредниците за електромагнитните взаимодействия.)

Макар че всяка частица е обвита в пашкул от преносители на силите, поради което в редица случаи истинската природа на частиците остава скрита, в стандартния модел всяка фундаментална частица се разглежда в крайна сметка като точкова. Да вземем за пример електрона - познатия носител на електричеството. Нито един експеримент досега не е показал, че тази частица има протяжност, т. е. краен радиус. Заедно с това не е успявал нито един опит в стандартния модел да се припише на електрона ненулев радиус. С други думи, макар че електронът притежава внимателно измерена и възприета от всички маса, точно определен електричен заряд и даже своеобразен магнетизъм (свързан със спина му), той все пак няма никакъв размер. Това просто твърдение, освен че изисква твърде много от въображението, лежи в основата на един от най-заплетените проблеми в теоретичната физика.

За математиците точката е възможно най-простото мислимо понятие. По-малка от острието и на най-острия молив, тя е така примитивна, че в съвременните формулировки на Евклидовата геометрия се разглежда като основен геометричен обект, който изобщо не се нуждае от словесна дефиниция. Но за физиците, които имат работа с реалния свят, а не само с неговото абстрактно математическо описание, идеята за точка, която в буквалния смисъл на думата няма никакъв размер, е истинска загадка.

Да си представим например твърд конус, подобен на шапката на клоун, и мислено да го разрежем с хоризонтален удар на много остър нож. В мястото на среза долният ръб на горната половина и горният ръб на долната половина очевидно са окръжности, но дали размерите им са еднакви? Моите студенти от началните курсове неизменно твърдят, че
долната окръжност трябва да е съвсем малко по-голяма от горната - иначе конусът не би могъл да се стеснява до точка при върха си. Когато ги накарам да пояснят колко е това "съвсем малко", те се объркват, но въпреки това държат на първоначалния си отговор.

Ако въпросът се прехвърли от областта на математиката към реалния свят, интуитивният отговор на студентите е по същество правилен. Реалният конус е изграден от атоми и от долу до горе всеки слой атоми е по-малък от лежащия под него. Срезът разделя конуса в два атомни слоя и долният е съвсем малко по-голям от горния слой. Физиците избягват абстрактните логически гатанки с математическите точки, като вместо тях си представят малки обекти с краен размер, подобни на песъчинки.

За беда природата не е така сговорчива. Макар че атомът наистина притежава измерима големина - той е около 100 000 пъти по-малък от този на най-дребната песъчинка, - електронът като че ли няма никакъв размер. А това води до твърде неприятни последствия за теорията на веществото.

Електрическото притегляне между частица с положителен и частица с отрицателен заряд се мени обратнопропорционално на квадрата от разстоянието между тях. Например, ако преместим двете частици така, че разстоянието между тях да стане наполовина от първоначалното, тяхното взаимно притегляне ще се увеличи четири пъти. Точно същата връзка е в сила и за гравитационното притегляне между две частици на веществото, макар че електромагнитното притегляне между две субатомни частици е близо 1040 пъти по-силно от тяхното гравитационно привличане.

Колкото повече разстоянието между двете частици клони към нула, толкова повече силата между частиците - електромагнитна или гравитационна - се приближава към безкрайност. Това е откровено абсурдно предсказание и сигурен признак, че нещо не е в ред с теорията, въплътена във формулата. Подобен абсурд не би възникнал при твърди тела, защото диаметрите им са по-големи от нула. Така например гравитационната сила между две твърди топки - да речем, ябълка и Земята - се определя от разстоянието между техните центрове на масите. И тъй като двете тела се допират, преди центровете им да съвпаднат, всичко е нормално. Ако обаче двете тела са точкови, каквито вероятно са електроните, разстоянието между тях може да се свие до нула и така теорията да се опорочи с фалшиви и неуправляеми безкрайности.

Прост мислен експеримент показва защо законите за обратно квадратичните зависимости на електромагнитните и гравитационните сили са приложими за точки, но не непременно за обекти с крайни размери. Да разгледаме гравитационната сила между топка за бейзбол и обръч за хулахуп. Когато топката се постави точно в средата на обръча, разстоянието между двата центъра на масите става равно на нула. Ако формулата за силата е валидна винаги за центровете на масите на протяжни обекти, гравитационното привличане между топката и обръча би станало безкрайно. Но действителната сила на притегляне между двете тела всъщност изобщо не расте.

Проблемът с това пресмятане е, че силовият закон е валиден за точки, а не за обръчи. В действителност отделните части на обръча притеглят топката по еднакъв начин навън, така че действията им взаимно се компенсират и силата върху топката е точно нула, а не безкрайност. Масата на обръча е разпределена по сравнително голямо разстояние и затова нейният ефект се размива. По подобен начин всички тела с ненулеви размери,
включително ябълките и планетите, разпределят ефектите на гравитацията до такава степен, че силите между тях остават крайни.

Близо две десетилетия, от 1930-те до 1950-те години, мъчителните проблеми с безкрайностите в квантовата теория на светлината и атомите, породени главно от необходимостта да разглеждаме електроните като точкови, бяха причина за неимоверни математически усилия. За да се отърват от безкрайностите - или поне за да ги скрият, - физиците измислиха сложна схема, наречена пренормировка (ренормализация). Първоначално уравненията се преработват така, че нежеланите безкрайности да се групират заедно с членовете за масата и заряда на електрона. След това на мястото на тези теоретически безкрайни величини весело и безгрижно се поставят измерените крайни стойности за електрона.

Схемата проработи великолепно: пренормировката предсказва експериментални измервания с десетзначна точност. Но въпреки забележителните успехи Ричард Файнман, един от архитектите на пренормировките, нарече тази процедура "шантав процес", "игра на тука има, тука няма" и "фокус-мокус".

Но фокусите не свършваха с електроните. Когато през 1960-те години бяха открити кварките, те също се описваха като точкови и пренормировката отново спаси нещата. Фактически тя вече се превърна в дотолкова необходим технически елемент на стандартния модел, че физиците-теоретици забравиха за опасенията на Файнман и вече са склонни да наричат процедурата на пренормировките по-скоро остроумна отколкото шантава.

Разходимостите, надничащи изпод повърхността, избухнаха с удвоена ярост в много от теориите, в които се прави опит да се присъедини гравитацията към стандартния модел. Пренормировките се оказаха безполезни за теориите, в които като носители на гравитационното взаимодействие се въвеждат гравитоните, подобни на фотоните, които пренасят електромагнетизма. Причината за неуспеха на пренормировките се дължи на съществената разлика между гравитацията и другите фундаментални взаимодействия - електромагнитното, силното и слабото.

Гравитацията, за разлика от останалите три сили, е пропорционална по големина на масата на тялото - тежките тела упражняват по-голяма сила от леките. Но масата, в съответствие с прочутата Айнщайнова формула Е = mc2, е просто друга форма на енергията. Именно тук обратноквадратичният закон на гравитацията нахлува с пълна сила в един от основните квантово-механични принципи, управляващи субатомния свят. Принципът на неопределеността гласи, че колкото по-точно е определено положението на едно тяло, толкова по-неопределена е неговата скорост или, което по същество е едно и също нещо, толкова по-неопределена е неговата енергия на движението. Когато обаче два обекта се сближават до разстояние, да речем, равно на диаметъра на протона, техните положения стават определени с много голяма точност. Обратната страна на тази точност, в съответствие с принципа на неопределеността, е, че енергиите на двата обекта стават все по-неопределени и изпитват все по-силни флуктуации. По формулата на Айнщайн това означава, че масите на обектите стават все по-неопределени и в частност от време на време могат да стават огромни.

Така възниква порочен кръг. Колкото по-близки един до друг са два обекта, толкова по-голяма е силата, действаща между тях. Но колкото по-близки са те, толкова по-големи са флуктуациите на техните маси, а това на свой ред води до нарастване на средната сила. Този любопитен цикъл на обратната връзка обезсилва процеса на пренормирането. Както обяснява Грийн, единственият изход е всяка точкова маса да бъде превърната в протяжен обект. Тогава гравитационният удар, нанесен от точката, ще се размаже в пространството. Точно това правят обръчите за хулахуп и струните.

Преминаването от точки към струни разкрива с необикновена яснота конфликта между математиката и физиката. Откакто Галилей преди четири столетия нарече математиката "език на физиката", традицията е да се прославя хармонията между тях и заедно с това да се умаляват техните различия. Преди четиридесет години роденият в Унгария американски физик Юджийн Уигнър, един от пионерите на квантовата теория, произнесе в Университета на Ню Йорк прочутата си лекция "Необяснимата ефективност на математиката в природните науки". Той изтъкна, че няма никаква априорна гаранция, че математиката трябва да е подходящото средство за описание на света. Наричайки "чудо" факта, че тя работи така добре, Уигнър произнесе възхвала за математиката като "удивителен дар, който ние нито разбираме, нито заслужаваме". Спорът на тема "точки или струни" създава отрезвяващ контрапункт на тази емоционална оценка.

Докато от една страна точките са прости, ясни и еднозначно определени за математиците, те от друга страна вещаят бедствия за физиците. Със струните нещата са точно обратните: подобно на всички протяжни обекти те не поставят никакви загадки пред обичайната физическа интуиция, а заедно с това ни отървават от проклятието на безкрайностите. В математиката обаче струните се оказват същинско змийско гнездо на разходимости. Уигнъровият хвалебствен химн за щастливия брак на физиката и математиката не може да скрие факта, че подобно на всички бракове и този трябва да се справя с някои дълбоко вкоренени напрежения.

От математическа гледна точка струната, представена например от права отсечка с единична дължина, е същинско чудо на сложността. Ако всяка точка на тази отсечка се означава с число, то самата отсечка е континуум от числа и в това е заложена нейната мистерия. За да идентифицират точките в интервала от 0 до 1, математиците започват с отношения на цели числа, каквито са например 1/2, 7/9 и 97/100. Всички такива числа се наричат рационални и очевидно няма граница за числата от този вид, лежащи някъде в единичния интервал.

Рационалните числа вършат много голяма работа за описанието на единичния интервал. Ако ни е зададена някаква точка от този интервал, винаги ще можем да намерим рационално число, което е толкова близко до зададената точка, колкото пожелаем. (Мислете си за това по следния начин: всяка крайна десетична дроб е рационално число; например 0,347 е 347/1000. Така че ако искаме да се окажем на разстояние от зададената точка например една милиардна част от дължината на отсечката, трябва просто да вземем най-близката крайна десетична дроб с девет знака зад десетичната точка и това ще бъде рационалното число с търсеното свойство.)

За съжаление ясната логическа подредба на рационалните числа гъмжи от други числа, много уместно наречени ирационални, които надникват от всяка цепнатина - подобно на отровни змии. Те са открити преди повече от 2000 години, когато незнаен гръцки математик доказва, че квадратният корен от 2 (дължината на диагонала на квадрат със
страна единица) не може да се представи като отношение на две цели числа. Не след дълго към този първи поразителен пример се прибавят безкрайно много други.

Математиците приемат ирационалните числа като неочаквани, но неизбежни факти на живота, докато през 19 в. започват едно след друго да се проявяват техните вцепеняващи ума свойства. Дефинирани най-просто като неповтарящи се цифри в безкрайни десетични дроби (например квадратният корен от 2 е равен на 1,41421356 ... , т. е. безкрайна десетична дроб без никаква забележима закономерност), ирационалните числа са продукт на човешкия ум. Те служат да изпълнят числовата редица, вече гъсто напълнена с рационални числа, до континуума на така наречените реални числа, в който всяка точка представя някакво рационално или ирационално число.1

На свой ред континуумът се оказва неподатлив и заедно с това чаровен обект, както това беше демонстрирано по драматичен начин през 19 в. от немския математик Георг Кантор. Той показва, че континуумът е значително по-голям по размери от множеството на всички рационални числа - до такава степен, че даже ако безкрайното множество на всички рационални числа между 0 и 1 се наредят едно след друго, дължината на тази редица от точки ще бъде точно нула. Следователно всички рационални числа лесно ще се поберат в кой да е подинтервал на отсечката, колкото и малък да е той, и ще остане още много незапълнено пространство. В същия дух Кантор доказва, че всяка отсечка, даже да е една милиардна от дължината на единичната, съдържа толкова точки, колкото и цялата изходна отсечка. Ако млякото беше континуум, а не маса от дискретни атоми, ние бихме могли да вземем чаша от течността и, следвайки една от рецептите на Кантор, с лъжичка да прелеем във втора чаша до напълването й, без изобщо млякото в първата чаша да намалее.

Изводите на Кантор разтърсват математическия свят. Континуумът, на пръв поглед толкова прост и непосредствен, се оказва в плен на видимо парадоксални закони, противоречащи както на здравия разум, така и на интуицията. Вината, разбира се, е в ирационалните числа, изглеждащи така невинни, когато за пръв път са въведени. Сега те са осъзнати като изкуствени постройки, които са твърде многобройни, за да бъдат наименувани, а повечето от тях са дотолкова чудати, че не могат да се запишат в крайна тетрадка и дори не могат да се програмират като изчислителна процедура в краен компютър. По думите на немския математик от 19 в. Леополд Кронекер: "Господ е създал целите числа - останалото е човешко изобретение".

Опитвайки се да спаси математиката от прекалено навлизане в един измислен свят, откъснат от здравия смисъл, уважаваната школа по философия на математиката, наречена интуиционизъм, която процъфтява в началото на века ни, изхвърли от употреба всички числа, чиято стойност не може да се построи в явен вид с краен брой стъпки. В частност интуиционистите обявиха континуума извън закона. Те и техните наследници, така наречените конструктивисти, все още не са надделели: повечето математици смятат, че налаганите от тях прекалени ограничения биха унищожили твърде много от нещата, които вече са възприети като валидна математика. Все пак тяхното безпокойство относно законността на континуума трябва да накара физиците да се замислят, когато се опитват да моделират природата с помощта на една толкова особена постройка.

Точки или континуум? Цели числа или реални числа? Прекъснатост или свързаност? Как е устроен светът? Как би трябвало да се описва? Борбата между тези
противоположни възгледи е почти толкова стара, колкото е физиката, и не дава никакви признаци за затихване. В действителност много от основните жалони в историята на физиката - и особено в историята на схващанията за материята - са съпроводени от наклоняване на везните ту към едната, ту към другата страна в този спор.

Древногръцките философи учат, че цялата материя е изградена от една или повече непрекъснати субстанции: земя, вода, въздух и огън. Атомната хипотеза, която заменя непрекъснатите субстанции с дискретни точкови частици, отчасти е мотивирана от неудовлетворението, което носят непрекъснатостите.

Прескачаме бързо напред до 1926 г. Електроните се разглеждат като точкови частици, кръжащи около ядро. От време на време те внезапно сменят орбитата си и излъчват или поглъщат фотон с дискретна честота. Австрийският физик Ервин Шрьодингер решава да опише този процес по начина, който той познава от класическата физика, в която се описват непрекъснати движения в пространствено-времевия континуум. Но електроните очевидно се движат прекъснато. За да излезе от тази дилема, той изобретява нещо, което нарича "авариен изход" - вълновата механика. Основен помощен елемент на теорията е непрекъсната вълнова функция, която изобщо не е реален обект, а само кодира информация относно възможните резултати от експеримента. Шрьодингер намеква, че онова, което го кара да се чувства недоволен от собствената си теория, би могло да е свързано с несъответствието между реалността и изкуствения числов континуум.

С течение на времето вълновата механика довежда до квантова теория на полето, която запълва света със завихрени и препокриващи се континууми - по един континуум за всяка елементарна частица. Когато завършвах следването си преди около 40 години, теоретиците се мъчеха да формализират тази картина в една обща схема, наречена аксиоматична теория на полето. След това бяха открити кварките и образът на света беше отново прерисуван в поантилистски маниер. А сега точките се заменят с непрекъснати струни.

Последната дума обаче още не е изречена. От една страна предпазливите физици продължават да хранят недоверие към континуума. Така например Джон Арчибалд Уилър, един от достолепните старейшини на американската теоретична физика, смята, че най-важната задача на физиката е да разбере кванта. Макар да не знае как ще стане това, той предлага списък на четири елемента, които по негово мнение няма да влизат в бъдещата теория. Третият елемент в списъка на Уилър е континуумът, като неговото изключване той подкрепя с цитат от покойния математик и физик Херман Вайл: "Доверието в трансцеденталния свят подлага на изпитание силата на нашата вяра не по-малко от ученията на първите църковни отци или на философите-схоласти от Средновековието ".

Даже вярата на Брайън Грийн е подложена на изпитание. Идеята за струните поражда въпроса: от какво се състоят те? Грийн отговаря загадъчно: "В днешно време има интригуващи намеци ... за някакъв вид субструктура на струните, но все още липсват преки доказателства за това". Дали това не означава, че един ден точковите частици ще се върнат като съставни части на струните - по същия начин, както математическите точки изграждат реалната числова линия?
Ако историята може да ни служи като пътеводител, схващанията на физиците за материята ще продължат да се колебаят между точки и континуум и по такъв начин ще отразяват неотменимата истина, че в подобни неща математическата и физическата интуиция са, уви!, твърде различни.

(Hans Christian von Baeyer, World on a String, The Sciences, Sept./Oct. 1999)

В този пасаж авторът прави някои тънки каламбури: number - число и to numb -вцепенявам; ratio - отношение (иразум на латински) и (ir)rational - (и)рационално число (и [не]разумен). По повод ирационалните числа виж също статията "Квазикристали", СФ 3/99. - Бел. прев.

Превод: М. Бушев

...

Релаксионни процеси в молекулите

2012-01-10T13:57:00.003+02:00

...

РЕЛАКСАЦИОННИ ПРОЦЕСИ В МОЛЕКУЛИТЕ

Светослав Рашев, Ст. н. с. в ИФТТ - БАН

1. С какво са интересни релаксационните явления в молекулите.

След възбуждане със светлинен квант атомът обикновено много бързо се освобождава от погълнатата енергия, като излъчва спонтанно светлина със същата честота. За разлика от атома, оптично възбудената молекула демонстрира много по-сложно поведение и рядко излъчва резонансно.
Например молекулите почти никога не излъчват светлина от по-високо възбудените си електронни състояния, а само от първо възбудено синглетно или триплетно състояние; молекулите обикновено не излъчват тази дължина на вълната, с която са възбудени, а цяла широка ивица от по-дълги вълни; не всички оптично възбудени молекули въобще излъчват квант.

Непосредствено след възбуждането в молекулата започва самопроизволна еволюция на вътрешното й състояние. Тази еволюция се заключава в преразпределение на енергията между нейните степени на свобода - изменение на формите на движение и преминаването им от един вид в друг.

Това са, най-общо казано, вътрешномолекулните релаксационни (или безизлъчвателни) процеси, които ще бъдат обект на разглеждане в настоящия обзор.

Релаксационните процеси водят до това, че молекулата излъчва светлина от друго състояние, а не от първоначално възбуденото или пък въобще не излъчва, а се освобождава от погълнатата енергия по други, безизлъчвателни канали. Много често тези фотофизични процеси, каквито са релаксационните, се придружават и преплитат със химични или структурни превръщания (фотохимични реакции) - напр. прегрупиране на атомите в молекулата (изомеризация) или откъсване на части от нея (дисоциация).

Изясняването на механизмите и пътищата на миграция на енергията във възбудената молекула, освен от голям чисто научен интерес, е много важно от приложна гледна точка - във връзка с широкото използване на многоатомните молекули като активни среди за пренастройваеми лазери (на пари или разтвори), за целите на различни химични технологии и др.

Релаксационните явления играят изключителна роля в молекулите с биологично значение и тяхното изясняване се очаква да даде ключ към разбирането на някои жизненоважни биологични процеси в живия организъм.

Изследването на вътрешномолекулните релаксационни процеси е изключително сложен проблем - поради голямата сложност и многообразие на процесите и взаимното им преплитане, проблемът е различен при всяка отделна молекула и толкова по-сложен, колкото по-голяма и сложна е молекулата. Въпреки това, обаче, съществуват определени общи закономерности, на които се подчиняват всички вътрешномолекулни релаксационни процеси в многоатомните молекули и които са главният предмет на настоящото изложение. Преди да пристъпим към тяхното разглеждане, за да може да бъде правилно формулирана основната задача и нейното решение, а и за въвеждане на необходимата терминология, ще дадем някои основни сведения от молекулната теория.

2. Видове движения и състояния в молекулите.

При молекулите освен електронна структура и електронни състояния, както при атомите, възникват два нови вида движение, каквито атомите не притежават -вибрационно и ротационно. Мнозинството молекули имат определена структура ¬скелет, оформен от взаимното разположение на ядрата на атомите, образуващи молекулата. Тази структура е характерна за дадената молекула, но тъй като се определя от електронния облак, тя се изменя в малка степен от едно електронно състояние в друго. Разглеждана като твърда конструкция (скелет), молекулата може свободно да се върти в пространството, като всяко твърдо тяло, притежаващо три ротационни степени на свобода. Но в действителност конструкцията на молекулата не е твърда - това е просто една равновесна конфигурация, съответстваща на минимума на потенциалната енергия; и ядрата могат да трептят (по определени траектории и с малки амплитуди) около равновесните си положения, което определя вибрационните степени на свобода на молекулата.

2А. Взаимодействия между отделните движения в молекулата.

Тези три вида движение на молекулата - електронно, вибрационно и ротационно, не са независими, а са свързани помежду си.

С най-голямо значение е взаимодействието между електронното и вибрационното движение. Например в различните електронни състояния (основно и възбудени) на една молекула потенциалното поле, в което се движат ядрата, е различно и поради това както равновесните конфигурации на ядрата (междуядрените разстояния), така и силовите константи и вибрационните честоти се променят в известна степен; обратно, характеристиките на самото електронно състояние (електронните вълнови функции) са функции на вибрационното движение, особено при по-големи вибрационни амплитуди.

Не по-малко интересно е взаимодействието между вибрационното и ротационното движение в молекулата.

То се проявява в две различни форми:
Кориолисово (всяко ядро, движещо се със скорост v във въртящата се молекула, се подлага на действието на някаква сила, която променя траекторията на неговото движение) и центробежно [относителните (вибрационни) движения на ядрата водят до изменения на инерчните моменти на молекулата, което пък се отразява на скоростта на въртенето].

2В. Адиабатно приближение.

Във всяка молекула ядрата се движат много по-бавно и с много по-малки амплитуди от електроните, поради много по-голямата си маса.

На тази разлика в скоростите и амплитудите се основава т. нар. адиабатно приближение, което е важен инструмент при теоретичното разглеждане на молекулите.
Основна роля в квантовата теория на молекулите играе параметърът на Борн-Опънхаймър

Важна роля в квантовата теория и спектроскопията на молекулите играе симетрията.
Всяка химически стабилна молекула може да бъде отнесена към някаква точкова група на симетрия.
Електронно-вибрационният Хамилтониан Н е пълно-симетрична функция на ядрените и електронните координати, а всички електронни и вибрационни вълнови функции принадлежат на определени типове симетрия, характерни за съответната точкова група.

2С. Нормални трептения.

Когато молекулата се намира в определено електронно състояние, нейните ядра могат да трептят по различни начини (по различни траектории и с различни честоти), съответстващи на така наречените нормални трептения.

Това са колективни движения на ядрата, повече или по-малко локализирани върху определени (групи от) атоми в молекулата.

Най-простият вид вибрационни състояния, съответстващи на трептения по една от нормалните координати се наричат фундаментални.
Възможни са също трептения по друга координата и с други честоти, които се наричат обертонове.
Накрая, възможни са трептения по координата, която е суперпозиция на няколко
нормални координати и определена честота на трептения, които се наричат съставни трептения.

Гореизброените хармонични вибрационни състояния представляват най-често използвания базис от вълнови функции при конкретните пресмятания.

2D. Плътност на вибрационните състояния.

Много важна характеристика на вибрационните базисни функции е плътността на техните състояния с енергии Ev (т.е. брой състояния на единица енергетичен интервал

Плътността на вибрационните състояния много бързо нараства с увеличаване на
вибрационната енергия EV.
Колкото по-голяма е молекулата, толкова по-бързо нараства плътността р (EV) с увеличаване на EV.
Именно тази област с висока плътност на базисните вибрационни състояния е от особено значение за протичането на повечето вътрешномолекулни релаксационни процеси. Състоянията във квазиконтинуума се характеризират с големи амплитуди на трептене на ядрата. Когато тези амплитуди нараснат твърде много, е възможно да настъпи откъсване на атом (или група атоми) от молекулата - дисоциация или преодоляване на някаква потенциална бариера и прескачане на молекулата в друга равновесна конфигурация - изомеризация.

3. Електронни безизлъчвателни преходи

За избягване на някои възможни недоразумения е необходимо ясно да подчертаем, че по време на безизлъчвателния процес изолираната молекула не извършва преход от свое възбудено състояние към основното.

Това е невъзможно, понеже за времето на релаксацията молекулата не отделя енергия - тя запазва първоначално погълнатата енергия.

Релаксационният процес представлява прехвърляне на заселеността от едни възбудени състояния към други, също възбудени, при същата енергия.

Може също така да се каже, че релаксационният процес се заключава в прехвърляне на енергията от едни (вътрешномолекулни) степени на свобода към други в стремеж да се достигне до равномерно (статистическо) разпределение на енергията по всички степени на свобода в молекулата (електронни и вибрационни).

Тези съображения се отнасят както до електронните безизлъчвателни преходи, така и до вибрационната релаксация, с една единствена разлика, че при нея енергията се разпределя само между вибрационните степени на свобода на молекулата (без изменение на електронното състояние).

3. Вътрешна и интеркомбинационна конверсия.

Доколкото в молекулите съществуват два вида електронни състояния (в зависимост от спина на електроните) - синглетни (S) и триплетни (T), то възможни са два типа електронни безизлъчвателни преходи:

а) Вътрешна конверсия (ВК) - когато двете комбиниращи електронни състояния (S0 и Si) са с еднаква мултиплетност и преходът се дължи на неадиабатни взаимодействия, и

б) Интеркомбинационна конверсия (ИКК) -когато двете електронни състояния са с различна мултиплетност (S и T) и преходът се дължи на спин-орбиталното взаимодействие.

4. Вътрешно-молекулна вибрационна релаксация.

Втори фундаментален тип релаксационни процеси в изолирани многоатомни молекули са процесите на преразпределение на енергията между вибрационните степени на свобода на молекулата.

Най-общо казано явлението се състои в следното. Нека в началния момент молекулата се намира в някакво (неравновесно) вибрационно състояние, при което цялата вибрационна енергия е концентрирана в една обособена група атоми на молекулата.

В следващите моменти започва самопроизволно предаване (преразпределение) на енергията към други групи атоми, които ще затрептят, макар първоначално да не са били възбудени.

Възможността за такова прехвърляне на вибрационната енергия от едни към други части на молекулата (което се стреми да установи равномерно, статистическо разпределение на вибрационната енергия), се дължи на нелинейните (анхармоничните) взаимодействия, които свързват различните трептения в една молекула.

За разлика от електронния безизлъчвателен преход, тук процесът протича в границите на потенциалната повърхност на едно определено електронно състояние.

4A. Парадокс на Ферми-Паста-Улам (ФПУ).

Математичното разглеждане на основните принципи на вътрешномолекулната вибрационна релаксация се съдържа в теорията на хаоса, която получи съществено развитие през втората половина на този век.

Един от централните въпроси в теорията на хаоса може да се представи по следния начин.

Имаме една интегрируема система от N линейни осцилатори, описвана с Хамилтониан . Известно е, че нейната динамика е (квази) периодична и се определя от честотите на нормалните моди на системата.
Нека добавим към системата един неинтегрируем член V, съдържащ слаби нелинейни връзки между осцилаторите. В
въпросът се състои в това дали новата система, описвана с Хамилтониан Н = H o + V, ще продължи да еволюира квазипериодично или пък ще придобие съвсем нови свойства - ергодичност и ще се развива по статистическите закони.

До към средата на века, в съответствие с по-ранните работи на Поанкаре и теоремата на Ферми, беше разпространено общото убеждение, че при наличието на достатъчно голям брой осцилатори N, след включването на макар и много малка пертурбация V, системата ще прекрати своята периодична динамика и ще започне да се развива по статистическите закони, стремейки се към своето равновесно състояние.
С други думи смяташе се, че въвеждането на произволно слаби нелинейни връзки между осцилаторите на системата я довежда до ергодично поведение - т. е. състоянието на системата ще обхожда последователно всички точки от нейното фазово пространство без рекурентности (т.е. връщане към началното състояние).

През 1955 г. Ферми, Паста и Улам (ФПУ) се опитаха да проверят това твърдение на примера на една моделна верига едномерни осцилатори със слаби нелинейни връзки помежду си.
Техните числени изследвания
(извършени на съвсем новия за онова време компютър MANIAC-I в Лос Аламос) обаче, дават отрицателен резултат - енергията на възбуждане не показва тенденция към равновесно (статистическо) разпределение по нормалните моди на системата.

Причината за тази обезпокоителна липса на ергодичност на системата нелинейно свързани осцилатори е обяснена от Форд през 1961 г. въз основа на формулираната от Колмогоров и доказана от Арнолд и Мозер теорема (КАМ).
Форд показа, че на системата ФПУ й липсва едно основно свойство, необходимо за поделяне (преразпределяне) на енергията между нормалните моди, а именно активни нелинеини резонанси на нормалните честоти, наричани "вътрешни" или "Ферми" резонанси (цели съотношения между честотите на системата).

Според теоремата на Колмогоров-Арнолд-Мозер условието за ергодичност на интегрируема система осцилатори под действието на малка нелинейна пертурбация V е наличието на "припокриващи се резонанси", т.е. приблизителна линейна зависимост на нормалните честоти на осцилаторите.
Ако това условие не е в сила за системата Ho, то въвеждането на добавката V несъществено пертурбира честотите на системата и предизвиква
възникването на слаби хармоники на основните честоти.
Когато обаче условието е спазено достатъчно точно, малката нелинейна пертурбация V предизвиква патологични изменения в еволюцията на интегрируемата система Нo, водещи я до ергодичност и статистическо поведение.

4В. От какво зависят скоростите на вибрационна релаксация.

Изходен пункт за теоретичното разглеждане на вибрационната релаксация (което концептуално е подобно на теорията на електронните безизлъчвателни преходи) е общият вид на вибрационно-ротационния Хамилтониан на молекулата Н, представен във вида: Н = Ho + V.

Построява се базис от вибрационни вълнови функции (обикновено хармонични), които са собствени функции на Но.
Между базисните състояния съществуват матрични елементи на взаимодействие, което се съдържа във V.
Основният тип взаимодействия, предизвикващи вибрационната релаксация, са анхармоничните - поради анхармоничността на електронната потенциална повърхност. Другият тип взаимодействия, съдържащи се във V и предизвикващи релаксация, са вибрационно-ротационните - Кориолисови и центробежни.

Процесите на вибрационна релаксация обикновено са много бързи (суб-пикосекундни).

Техните скоростни константи и други характеристики много силно зависят от големината на молекулата (броя вибрационни степени на свобода 3N- 6), а също и от вибрационната енергия на възбуждане Ev.

Релаксационните скоростни константи силно нарастват с увеличаване големината на молекулата и особено с нарастване на вибрационната енергия Ev.

Поради голямата сложност на проблема засега всички експериментални и теоретични изследвания на вибрационната релаксация се правят върху сравнително малки молекули и при неголеми вибрационни енергии Ev.

Най-голям интерес обаче представлява поведението на силно вибрационно възбудените молекули - при големи Ev.

Интересът към такива обекти идва от една страна от общата теория на нелинейните системи с много степени на свобода и изучаването на свързаните с тях явления като ергодичност, хаос и др.

От друга страна областта на големи Ev е най-интересната за химията - за теорията на мономолекулните реакции (дисоциация и изомеризация).

Действително, с увеличаване вибрационното възбуждане Ev на една молекула се достига до границата на дисоциация D на някоя от връзките в молекулата [или се надвишава потенциалния бариер за прегрупиране на атомите (изомеризация)] и тогава протича мономолекулна реакция.

5C. Лазерно управляеми химични реакции.

Съвременната теория на мономолекулните реакции се основава на предположението, че при високи стойности на вибрационната енергия Ev, независимо от начина на възбуждане, вътрешномолекулната вибрационна релаксация е изключително бърза и вибрационната енергия практически мигновено се разпределя равномерно по всички вибрационни степени на свобода. От това следва, че независимо от вида на възбуждането (лазерно, топлинно и др.), винаги първа ще дисоциира най-слабата връзка в молекулата, т.е. тази с най-малка енергия на дисоциация.

През последните две десетилетия обаче се появиха някои както експериментални, така и теоретични резултати, които дават надежда, че при определени условия е възможно да се осъществи селективно възбуждане на молекули.

Ако действително се окаже възможно да бъде възбудена определена група от атоми в молекулата до високи вибрационни енергии, т. е. енергията да се концентрира в определена сравнително изолирана част на молекулата, то би могло да се очаква, че дисоциацията ще настъпи между атомите на тази група, преди енергията на възбуждане да се е разпространила статистически по цялата молекула.

Търсенето на възможности за осъществяване на такива управляеми (модово селективни) химични реакции е най-важният стимул за продължаване на изследванията върху вибрационна релаксация във високовъзбудени молекули, каквито понастоящем се провеждат интензивно в значителен брой лаборатории по света.

Съвременните лазери са в състояние да осигурят много големи мощности, много кратки импулси, в много тесен спектрален интервал. Поради това те биха могли по принцип да осъществят възбуждане само на определени части (връзки) в молекулата, като останалите части останат невъзбудени. Надеждата е, че с помощта на достатъчно къси и мощни лазерни импулси (или комбинации от импулси), настроени на специфични за молекулата резонансни честоти, ще бъде възможно да се заобиколят статистическите закони и да се разкъса молекулата на точно определено, предварително избрано място.

...

Признателност: Авторът е дълбоко благодарен на Михаил Бушев и на Людмила Кънчева, които неколкократно прочетоха ръкописа и дадоха много полезни препоръки и предложения. Благодарение на тяхната помощ статията се промени и подобри твърде силно.

Литература
1. E. Wilson, J. Decius, P. Cross, "Molecular Vibrations" (Mc Graw-Hill, New York, 1955).
2. P. Avouris, W. Gelbart and M. El-Sayed, Chem. Revs., vol.77, p.793 (1977).
3. M. Bixon and J. Jortner. J. Chem. Phys., vol. 48, p. 715 (1968).
4. C. Parmenter, Advan. Chem. Phys., vol. 22, p. 365 (1972).
5. T. Uzer, Phys. Repts., vol. 199, p. 73 (1991).

...

Класификация на биологичните науки

2012-01-10T13:55:00.000+02:00

...

ОБЩИ БИОЛОГИЧНИ НАУКИ

Изучават от определена гледна точка структури и свойства, които са характерни за голям брой разнообразни организми.

Биофизика - изучава физическите закономерности в живите организми, на ниво атом, молекула и клетка.

Биохимия - изучава химичните закономерности в живите организми на молекулно ниво — структурата и функцията на белтъците, въглехидратите, липидите, нуклеиновите киселини и редица други биомолекули, както и принципите на които се гради клетъчния метаболизъм и регулация. Обектите са предмет на изучаване и от други биологични дисциплини, като например генетика и молекулярна биология, но подходите се различават фундаментално.

Молекулярна биология - изучава на молекулно ниво структурните и функционалните закономерности в живите организми, на които се подчинява реализирането на генетичната информация - репликацията и поправката на генетичния материал, неговата транскрипция и експресия. Част от обекта на науката се покрива с този на биохимията, биофизиката и генетиката, но се различава фундаментално в подхода.

Морфология - изучава строежа на биологичните системи, на ниво клетка (цитоморфология), тъкан (хистоморфология) и организъм (ембриоморфология и анатомия). Част от предмета на морфологията се покрива с този на цитологията, хистологията и ембриологията. Разликата е в обхвата. Изброените три науки, освен структурата, изучават още функцията, произхода, развитието, интегрирането и други. Морфологията се концентрира само върху строежа. Единственото пълно съвпадение е на ниво организъм - с анатомията.

Цитология - изучава състава, строежа и функциите на клетките; нарича се още "клетъчна биология".

Хистология - изучава състава, строежа и функциите на тъканите.

Ембриология - изучава строежа, функциите и развитието на организмите, до достигането на стадий на самостоятелен живот; нарушенията в нормалното ембрионално развитие се изучават от науката за уродствата - тератологията.

Анатомия - изучава строежа на телата на организмите.

Физиология - изучава функциите на живите организми.

Генетика - изучава наследствеността и изменчивостта на организмите.

Онтология - изучава индивидуалното развитие на организмите, от оплождането до смъртта; нарича се още "онтогения".

Геронтология - изучава строежа, функциите и стареенето на организмите, от затихването на половите функции до смъртта.

Филогения - изучава еволюционното развитие на организмите.

Таксономия - изучава класификацията на организмите; нарича се още "систематика".

Палеонтология - изучава организмите, които са живели и изчезнали в отминалите епохи.

Екология - изучава взаимоотношенията на организмите със заобикалящата ги среда и с другите организми.

Биогеография - изучава разпространението на организмите по планетата.

Астробиология - изучава възможностите за възникване и развитие на живот извън планетата Земя. Нарича се още "екзобиология".

Патология - изучава нарушенията в строежа, функцията, развитието и адаптирането на организмите. Повечето подобни нарушения се считат за болести.

Танатология - изучава причините и механизмите за затихване на живота и за настъпване на смъртта.

Частни (специални) биологични науки:

Изучават състава, строежа, функциите, развитието и особеностите на конкретна, обособена група от организми.

Микробиология - изучава микроорганизмите.

Протозоология - изучава първаците.

Микология - изучава гъбите.

Ботаника - изучава растенията.

Малакология - изучава мекотелите.

Ихтиология - изучава рибите.

Амфибиология - изучава земноводните.

Херпетология - изучава влечугите.

Ентомология - изучава насекомите.

Орнитология - изучава птиците.

Териология - изучава бозайниците.

Зоология - изучава животните.

Етология - изучава поведението на животните.

Антропология - изучава човека.

Психология - изучава поведението на човека.

Приложни биологични науки:

Изучават структурата и функциите на различните организми, във връзка с тяхното значение за живота на човека.

Агрономия - изучава отглеждането на растения в полза на човека.

Фитопатология - изучава болестите по полезните за човека растения.

Животновъдство - изучава отглеждането на животни в полза на човека.

Ветеринарна медицина - изучава болестите по полезните за човека животни.

Медицина - изучава причините, възникването, развитието, лечението и предотвратяването на болестите при хората.

Бионика - изучава приложението на биологичните принципи на структурна и функционална организация, в техническите системи, създадени от човека.

Биотехнология - изучава използването на живи организми за осъществяване на технологични процеси, като: обеззаразяване на отпадни води, производство на лекарства, пречистване на руда и много други.

Генно инженерство - разработва методи за прехвърляне на наследствена информация (гени) от едни организми в други, с цел приемниците да получат нови, полезни свойства.

...

Ново състояние на материята

2012-01-10T13:42:00.002+02:00

...

...

В ЦЕРН* Е СЪЗДАДЕНО НОВО СЪСТОЯНИЕ НА
МАТЕРИЯТА

На специален семинар на 10.02.2000 г. ръководителите на експерименти от Програмата на ЦЕРН за тежки йони представиха убедително доказателство за съществуването на ново състояние на материята, в което кварките вместо да са свързани в по-сложни частици като протони и неутрони са освободени да блуждаят безпрепятствено.

Теорията предвижда, че такова състояние би трябвало да е съществувало около 10 милисекунди след Големия Взрив, преди формирането на материята така както я познаваме, но досега тази хипотеза не е била потвърдена експериментално. С тези резултати нашето разбиране за това как е създадена Вселената, което досега беше непроверена теория за всички точки във времето преди образуването на обикновените атомни ядра (около 3 минути след Големия Взрив) е експериментално доказано до точка, която е само на няколко милисекунди от Големия Взрив.

Професор Лучано Майани, генерален директор на ЦЕРН каза: "Комбинираните данни от седемте експеримента на Програмата на ЦЕРН за тежки йони дават ясна картина за ново състояние на материята. Този резултат доказва важно предсказание на съвременната теория за фундаменталните сили между кварките. Той е и важна стъпка напред в разбирането на ранната еволюция на Вселената. Сега имаме доказателство за ново състояние на материята, в което кварките и глюоните са свободни. Открива се цяла съвършено нова теория за изследване физичните свойства на кварк-глюонната материя. Сега предизвикателството се премества към Колайдера на релативистки тежки йони (RHIC) в Брукхейвънската Национална Лаборатория и по-късно на Големия адронен колайдер в ЦЕРН".

Задачата пред Програмата на ЦЕРН за тежки йони беше да сблъсква оловни йони така, че да създава изключително високи плътности на енергията, които да преодолеят силите, задържащи кварките в по-сложните частици. Сноп от оловни йони с много висока енергия (33 ТеУ) беше ускорен в Супер Протонния Синхротрон на ЦЕРН (SPS) и насочен върху мишени в седем различни експериментални детектори. Сблъскванията създадоха температури около 100 000 пъти по-високи отколкото в центъра на Слънцето и плътности на енергията двадесет пъти по-големи от плътността на ядрената материя, плътности, които никога дотогава не бяха достигани в лабораторен експеримент. Събраните данни от експериментите дават убедително доказателство, че е създадено ново състояние на материята. Намереното при сблъскванията на тежки йони в SPS състояние на материята има много от характеристиките на теоретично предсказаната кварк-глюонна плазма, първичната "супа" в която са съществували кварките и глюоните преди да се групират заедно при охлаждането на Вселената.

Програмата с оловните снопове започна пред 1994 г., след като ускорителите в ЦЕРН бяха осъвременени благодарение на сътрудничеството между ЦЕРН и институти от Германия, Индия, Италия, Франция, Чехия, Швейцария и Швеция.

Към съществуващите свързани ускорители в ЦЕРН - протонния синхротрон (PS) и SPS беше добавен нов източник на оловни йони. Седемте големи експеримента включваха измервания на различни характеристики на сблъскванията - олово с олово и на оловосъс злато. Те бяха наречени NA 44, NA 45, NA 49, NA 50, NA 52, WA 97/NA 57 и WA 98. Някои от тези експерименти използват многоцелеви детектори за измерване и съпоставяне на няколко от най-често наблюдаваните явления. Това координирано усилие, използващо няколко допълващи се експеримента, се оказа много успешно.

Проектът е отличен пример за сътрудничество във физическите изследвания. В експериментите участваха учени от институти в повече от двадесет страни . Програмата позволи да се развие и изключително продуктивно сътрудничество между физиците, занимаващи се с физика на високите енергии и ядрените физици.

Още по-важно - тази стъпка напред стана възможна благодарение на сътрудничеството между различните експерименти. Данните от нито един отделен експеримент не бяха достатъчни, за да очертаят пълната картина, но комбинираните резултати от всички експерименти се съгласуваха напълно с нея.

Всички опити резултатите да се обяснят с установените взаимодействия на частиците бяха неуспешни, докато много от наблюденията са в съгласие с предсказаните сигнали за появата на кварк-глюонна плазма.

Резултатите от ЦЕРН са нов и силен мотив за планираните бъдещи експерименти. След като всички парченца на главоблъсканицата изглежда да се сглобяват в обяснението, че е получена кварк-глюонната плазма, сега е съществено да се изучи тази новосъздадена материя при по-ниски и при по-високи температури, за да се характеризират напълно нейните свойства и по този начин напълно да се потвърди интерпретацията й като кварк-глюонна плазма. Фокусът на изследванията с тежки йони се премества сега към Колайдера на релативистични тежки йони (RHIC) в Брукхейвънската национална лаборатория в Съединените щати, където експериментите ще започнат през тази година. През 2005 г. експерименталната програма на Големия адронен колайдер ще включи експеримента ALICE , специално посветен на сблъскванията между тежки йони.

Пълна информация може да получите тук:
http://newstate-matter.web.cern.ch/newstate-matter/Science.html

* ЦЕРН е Европейска организация за ядрени изследвания в Женева.
Членове на ЦЕРН са: Австрия, Белгия, България, Великобритания, Германия, Гърция, Дания, Испания, Италия, Норвегия, Полша, Португалия, Словакия, Унгария, Финландия, Франция, Холандия, Чехия, Швейцария и Швеция. Наблюдатели са: Европейската комисия, ЮНЕСКО, САЩ, Япония, Русия, Турция и Израел.

...

1. Сред тях има и български учен - д-р Лъчезар Бетев от екипа на Калифорнийския университет в Лос Анджелес.
2. На постоянна работа в експеримента ALICE след конкурс е назначен младият български физик д-р Петър Христов. Петър Христов е първият българин, назначен в ЦЕРН след приемането на България в организацията през 1999 г.

...

БОЗЕ-АЙНЩАЙНОВАТА КОНДЕНЗАЦИЯ

2012-01-10T09:36:00.002+02:00

...

ПАРАДИГМА И РЕАЛНОСТ

Димо Узунов

Настоящият текст е популярно изложение на доклад, представен на 28.11.2001 г. на семинара на Института по физика на твърдото тяло при БАН по повод Нобеловата награда по физика за
2001 г.

Сатиендра Нат Бозе

1. НАЧАЛОТО

През 1924 г. индийският физик С. Н. Бозе (Satyendra Nath Bose) пратил една своя работа на Алберт Айнщайн, която се оказва знаменателна за развитието на квантовата физика. В този ръкопис Бозе извежда закона на Планк за радиацията на черното тяло, разглеждайки фотоните като газ от частици и удачно прилагайки към тази система условието за термодинамично равновесие; вж. Приложението (Пр),

т. 1. Схващайки общността и полезността на новия подход, А. Айнщайн веднага урежда превода на статията на немски и публикуването й в Германия, а скоро след това, прилага подхода на Бозе към макроскопски брой невзаимодействащи (свободни) частици с маса и показва, че при достатъчно ниски температури би следвало да се появява един непознат дотогава вид кондензация - кондензация в основното квантово състояние, съответстващо на нулев импулс на частиците (вж. [2,3]).

Кондензираната фаза се характеризира с макроскопски брой (N0) на частиците с нулев импулс, което означава съизмеримост на числото N0 с общия брой N на частиците: N0 ~ N.
Физическата причина за тази доста необичайна кондензация, а именно, кондензация по Бозе и Айнщайн или Бозе- Айнщайнова кондензация (БАК) в импулсното пространство на идеални макроскопски (термодинамични) системи без обичайните междучастичкови взаимодействия, са квантовите корелации между частиците, понякога наричани "квантови псевдовзаимодействия."

Тези квантови корелации са от така наречения Бозе тип и съответстват на Бозе частици или, накратко, "бозони", притежаващи спин (собствен момент на количество на движение или, с други думи, собствен ъглов момент) s = lh, където l e цяло неотрицателно число (/ = 0, 1, ...). В този случай квантовите (Бозе-) корелации, явяващи се в статистическото описание на бозонния газ, играят роля на ефективно привличане между бозоните и това позволява появата на БАК.

Другите частици в природата - Ферми частиците или "фермионите", имащи полуцял приведен ("безразмерен") спин, S = (s/ h ) = (l + У£), формират идеален газ с квантови корелации от Ферми тип, които имат ефект на псевдовзаимодействия с отблъскване и водят до квантово израждане без кондензация в някое от разрешените квантови състояния (вж. [4,5]).

Следователно БАК е характерна за идеални газове от бозони.

С понижаване на температурата на идеалния Бозе газ (ИБГ), при запазване на плътността му постоянна, се стига до критичната температура на БАК, Tc, при която БАК всъщност започва чрез "кондензацията" на макроскопски брой частици N0 ~ N.

Докато при температура T под критичната Tc, T < Tc, кондензираната фракция N0 е малка част от целия газ [1 << N0 << N и дори N0 < (10-2 - 10-3).N ], то при T 0, N0 N ,което показва, че при температура равна на нула, целият газ попада в кондензираното състояние.

Критичната температура Tc е начало и на квантовото израждане на газа, при което той значително се отличава по свойствата си от класическия (Болцманов) идеален газ.

Следователно БАК настъпва веднага щом класическата (Болцманова) статистика стане невалидна и системата се превърне в квантова, т. е. поддаваща се на описание от Бозе статистиката. Така появилото се теоретично предсказание за БАК и заложеният в нея квантов корелационен механизъм, се оказват в основата на обяснението на някои от най-забележителните явления, открити впоследствие в квантовата физика на реални многочастичкови системи със силни междучастичкови взаимодействия, например свръхфлуидността в хелия и свръхпроводимостта в метали и сплави.

Това са родствени на БАК явления, сходни по някои общи черти на симетрия на съответните физически състояния, но по същество са с други физични свойства и определено не съответстват на термодинамичното състояние, получаващо се вследствие на БАК в ИБГ, т. е. на явлението, предсказано от Бозе и Айнщайн.

Отбелязаните приноси [1, 2] на Бозе и Айнщайн са в основата на квантовата статистическа физика, описваща едни от най-забележителните физически явления.

В оригинален, "чист" вид, БАК, като явление на преход от една обичайна термодинамична газова фаза в Бозе- Айнщайнов кондензат (за който термин ще ползваме отново съкращението БАК), се описва теоретически чрез точно решаемия модел на ИБГ.

Свойствата на тази най-проста многочастичкова система са напълно известни.
В хода на годините до сега БАК се оказа най-ярък и подробно изучен пример на спонтанно нарушение на симетрията и поява на квантови фази, имащ неоценимо евристично приложение в най-важни области на теоретичната физика, започвайки от физиката на елементарните частици, минавайки през обилно наситената с примери на фази на спонтанно нарушена симетрия физика на кондензираното състояние и стигайки до някои аналогични явления в гигантските обекти на астрофизиката и космологията.

2. НОБЕЛОВАТА НАГРАДА ПО ФИЗИКА ЗА 2001 г. Самият Бозе-Айнщайнов кондензат (БАК) в оригинално предсказания му вид, наричан напоследък пето състояние на материята, цели 70 години остана експериментално неоткрит, защото в природата не са установени идеални квантово-изродени газове, а изкуственото им формиране в лаборатория доскоро беше непосилно за физическия експеримент.

Температурите на втечняване и дори на кристализация на всички познати газове са по-високи от тези на квантово израждане и следователно при понижаване на температурата, при обичайни плътности и налягания, газовете се втечняват далеч преди да са достигнали квантовото си израждане.

Методични знания и умения за реализация на макроскопски идеален квантов газ от реални бозони и охлаждането му до температури, необходими за възникване на БАК, бяха създадени едва през последното десетилетие на отминалия наскоро 20- ти век.

През 1990 г. Карл Уийман (Carl Wieman) от Университета на Колорадо привлича Ерик Корнел (Eric Cornell) за изследвания по получаване на БАК в Обединения институт по лабораторна астрофизика (Joint Institute for Laboratory Astrophysics, JILA) в Боулдър, Колорадо (Boulder, Colorado), който работи в тясна връзка със споменатия университет и с Националния институт по стандарти и технология на САЩ (NIST). На 05 юни 1995 г. Корнел, Уийман и сътрудници успяват да постигнат БАК в свръхохладен газ от рубидиеви атоми (87Rb) [6a]. Техният първи кондензат съдържа N0 = 2000 атома, охладени до 20 nK ("нано-Келвин", т. е. 10-9 К) при параметри: критична температура Tc = 100 nK, критичен брой на атомите Nc = 2.104, критична плътност nc = 22.1012 cm-3, време на охлаждане 6 min, а броят на кондензираните атоми за една секунда е равен на 6.

Това са параметрите на първия успешен експеримент по БАК. Да отбележим, че Nc се "отличава" от пълния брой N на атоми в газа само по индекса "c".

Както ще видим при описанието на експеримента, с понижаване на температурата общият брой N на атомите в газа се изменя, но е фиксиран при всяка зададена в експеримента равновесна температура. Следователно ние трябва да предполагаме, че общият брой частици N не е постоянен в хода на експеримента, така че стойността Nc съответства на температура Tc.

Да напомним още, че n = (N/V), където V е обемът на газа, а в режима на кондензация под Tc обемът на газа при тези експерименти е бил V ~ 5-10 mm .

Експериментаторите успяват да задържат кондензата за време от 15 s, което " време на живот" на кондензата се оказва достатъчно за убедителна диагностика (експеримент, доказващ, че в системата има макроскопско количество БАК), както и за получаване на други, най-основни резултати. Това постижение веднага стана тема на водещите новини по света и навлезе в период на по-нататъшни интензивни изследвания.

През август 1995 г. друга изследователска група от САЩ (Randall Hulet's group, Rice University, Texas) докладва [7] недостатъчно убедително резултати за БАК на литиеви атоми (7Li), като същата група успява година по-късно да представи достатъчни доказателства за " литиевата БАК" (вж. [7]).

През септември 1995 г. Волфганг Кетерле (Wolfgang Ketterle) и сътрудници от Масачузетския Технологичен Институт (MIT, Boston, Massachusetts) постигат убедително БАК от натриеви атоми [6Ь]. Групата, водена от В. Кетерле, достига кондензат от 500 000 натриеви атома. Други параметри на експеримента при тях са, както следва: Tc = 2000 nK, Nc = 2.106, плътност на облака nc = 1,5.1014, време на охлаждане 9 s, кондензирани атоми за една секунда - 60 000, сравнително малко време на живот на кондензата - 1 s (вероятно поради по-доброто постижение за Tc и Nc).

През 1996 г. тази група значително подобрява резултатите си по стабилизацията, времето на живот (20 s) и броя на кондензираните атоми (No = 5.106) в натриевия кондензат. През октомври 2001 г.

Шведската академия на науките обяви, а на 10 декември 2001 г. присъди Нобеловата награда по физика на Ерик Корнел, Карл Уийман и Волфганг Кетерле: "... за осъществяване на БАК в разредени газове от алкални атоми и за начални фундаментални изследвания на свойствата на кондензатите." Тази награда се равнява на 10 милиона шведски крони (около GBP 730 000). Да отбележим някои важни обстоятелства, показващи значението на това постижение и справедливостта в присъждането на Нобеловата награда за 2001 г.

Седемдесет години след теоретичното предсказание на Бозе и Айнщайн, Нобеловите лауреати по физика за 2001 г. успяха да надхитрят трудно разгадаемата природа и да постигнат това необичайно пето състояние на материята. Корнел и Уийман създадоха чист кондензат от около 2000 рубидиеви атома при температура 20 nK, което означава 0,000 000 02 градуса над абсолютната нула.

Независимо от тях Кетерле извърши сходни експерименти с натриев газ. Произведеният от него кондензат съдържа повече атоми при по-голяма плътност и може по-успешно да се използва при изследване на свойствата на явлението БАК. Използвайки два различни кондензата, получени едновременно в един експеримент, той успява да получи за пръв път (и то ярка и убедителна) интерференционна картина на квантови материални вълни -квантовите вълнови функции на получените от него кондензати.

По този начин той представя допълнително убедително доказателство за кохерентностните свойства на БАК в съответствие с теоретичните предсказания. Освен всичко това В. Кетерле създаде и поток на малки по размер (< 1 mm) кондензатни капки, "капки от БАК", падащи под действието на земното привличане.

Това беше възприето като примитивен "лазерен лъч," състоящ се от кохерентен материален поток, вместо познатото кохерентно светлинно лъчение.

С други думи, обсъждаме устройството "атомен лазер,'" който би трябвало да създава и насочва в определена посока лъч, "подобен на лазерния," в който лъч обаче фотоните са "заместени" от атоми.

С помощта на такъв апарат може да се изучават важни фундаментални явления от квантовата физика. Както казва В. Кетерле: "БАК сега се разклонява в две различни направления, включващи "атомна оптика" и многочастичкова физика, като тази на свръхфлуидността."

От 1995 г. до сега над 30 изследователски групи по света също успяха да постигнат БАК, както и нови резултати по свойствата на кондензатите.

Освен това беше установено и изследвано явлението в 85 4 7 41 свръхохладени газове от други атоми (H, Rb, He, Li, K), като резултатите са много и твърде впечатляващи. През 1999 г. друга група от Боулдър, водена от Дебора Джин (Deborah Jin), успява да наблюдава "квантово израждане" на Ферми газ от атоми на калий (40K). По мнението на много експерти този път наградата е присъдена доста скоро след постижението. Едва ли човек може да се съмнява в така бързо постигнатата увереност, че полученото от авторите термодинамично състояние е именно оригинално предсказаният от Бозе и Айнщайн кондензат на идеалния Бозе газ.

3. МАЛКО ПОВЕЧЕ БАК

Твърде интересна физика се появява дори в идеални газове, когато температурата е достатъчно ниска и термалната дължина на вълната на частиците нaрaстне и стане съизмерима със средното муждучастичково разстояние.

D >_ 0, е размерността на пространството, а ợ > 0 е параметър, описващ енергетичния спектър на бозоните.

По-долу, освен ако не е специално споменато, ще разглеждаме най-обичайния случай на тримерна система (D = 3) и параметър о = 2, който съответства на енергетичен спектър на реални, невзаимодействащи Бозе частици (атоми);

Преходът към континуално описание.

Нека отбележим, че термодинамичнатa граница е прийом за провеждане на термодинамичното изследване на една макроскопска система с голям, но не непременно безкраен брой частици.

Извършването на континуален преход, а именно, преходът от дискретно към континуално описание е възможен при достатъчно голям брой частици (степени на свобода), така че грешката, въвеждана вследствие на този прийом, да е пренебрежимо малка.

В теорията на обичайните в природата многочастичкови системи не големи размери на системата, а такива, надвишаващи само хиляди или дори стотици пъти средното междучастичково разстояние, са достатъчни, за да се използва континуалната граница като приемливо приближение.

Когато системата стане още по-малка, така че континуалната граница се окаже причина за непренебрежими грешки от определена важност за експеримента, тогава казваме, че работим с малки системи.
[Някои говорят за междинни или мезоскопски (mesoscopic) системи, без това понятие да се покрива с по-горе дефинираните "малки системи" или пък с модните напоследък нано-системи].

Както се вижда БАК е макроскопско явление и в това е неговата забележителност и огромно значение.

Да посочим някои характерни свойства на БАК.
На интуитивно ниво това явление можем да си представяме, както вече споменахме, като дължащо се на припокриване на вълни на материята, а именно припокриване на вълновите функции на атомите, чиято протяжност се дава с термалната дължина.

Тъй като има повече от един атом в обем AD и атомите се "припокриват" частично или почти напълно, вълните на атомната материя започват да "вибрират" кохерентно - "да пеят в хор на един глас."

Точният параметър на подреждане, описващ стационарна БАК, е вълновата функция на макроскопския кондензат (т. е пространствен вектор), често наричана "кондензатна вълнова функция."

Два кондензата с различни фази може да бъдат отличени един от друг при определени експерименти и това ги прави две различни термодинамични състояния с еднаква енергия. В такъв случай казваме, че БАК е явление, свързано с нарушение на симетрията на системата, като последната е преминала в състояние с по-ниска симетрия от тази на Хамилтониана.
Наистина, докато Хамилтонианът и нормалната фаза са инвариантни спрямо описаните глобални калибровъчни преобразувания, то кондензатът променя фазата си.

Това понижава симетрията на системата като цяло.
Тази симетрийна промяна, от по-висока към по-ниска симетрия, чрез изключване на едно свойство на инвариантност става спонтанно с появата на кондензата, което означава, че новото симетрийно свойство се явява с помощта на изменението на термодинамични параметри, които по никакъв начин не са свързани със симетрийни промени в системата.

Именно поради това такава симетрийна промяна се нарича спонтанна и това обстоятелство е причината за честото използване на термина спонтанно нарушена симетрия.

БАК е едно ярко явление на спонтанно нарушение на симетрията (spontaneous symmetry breaking) - термин, въведен за първи път от Голдстоун [11].

Да напомним, че описваната симетрийна промяна става в пространството на параметъра на подреждане -статистически усреднената вълнова функция ф на кондензата, която, в хомогенен газ, следва да е пространствено независима.

Друго често срещащо се понятие е фазова кохерентност, въведено от Ф. В. Андерсън [12].

То е предназначено да отбележи факта, че за да има ненулева, единна за целия кондензат (макроскопска) вълнова функция - (термодинамически равновесния) параметър на подреждане, фазата следва да не зависи от пространствената координата , т. е. да е една и съща за всички кондензатни атоми.

Това вече беше отбелязано в предходния параграф, но нека си представим значението на постоянството на фазата.

Ако имаме два кондензата, то всеки от тях ще се описва от своя, обща за кондензата вълнова функция с определен модул и фаза, независещи от r.

Тези две макроскопски вълни може да интерферират подобно на електроните от известния експеримент на Дейвисън и Джърмър.
Тук обаче става въпрос за два огромни (макроскопски) квантови обекта ("частици").

4. ПРЕДИЗВИКАТЕЛСТВАТА НА ПРИРОДАТА И НОБЕЛОВИЯТ ЕКСПЕРИМЕНТ

От годините, от които се помнят ред поколения физици, включително тези, които сега са в най-активна възраст, БАК, без да е експериментално открита, се приемаше като нещо установено и съществуващо. Нещо повече, БАК се оказа парадигма с огромен евристичен принос в изучаването на крупни физически проблеми.

За да си обясним това, важно е да се отбележи, че още от предсказанието му през 1924-25 гг., това явление влезе в идеални и непротиворечиви логически връзки с останалите физически знания.

Освен това съществуваха някои сходни, родствени черти в механизма и описанието на БАК от една страна и откритата през 1937 г.

Свръхфлуидност на 4He от друга, което лесно водеше до неточното внушение за еквивалентност на свръхфлуидност и БАК (поне в кратки и неточни учебни източници).

Да, но експертите добре знаеха, че идеалният Бозе газ не може да стане свръхфлуиден, както и че присъщата му БАК, в оригиналния вид, предсказан от Бозе и Айнщайн, е състояние доста различно по физични свойства от един свръхфлуид.

Дълги години на значителни успехи на нискотемпературната експериментална физика, за която са характерни тежкото апаратурно въоръжение, сложни методи и изискването за особено тънки експериментални умения, бяха открити невероятни тайни на природата като екзотичните свръхфлуидни и магнитни фази на 3He при ултраниски температури, квантовият ефект по Хол (всички тези също Нобелово премирани своевременно), но едно доста по-елементарно явление като БАК, остана неоткрито чак до 1995 г., въпреки теоретичното му предсказание от велики учени 70 години преди това.

Проблемът. Вече беше споменато, че трудността за постигане на БАК е в липсата на идеален газ от реални бозони в естествено състояние. Всички природни газове, които са ни известни на Земята, включват доста силно междучастичково взаимодействие и при обичайни плътности се втечняват и дори кристализират далеч преди температурата да се е понижила дотолкова, че те да удовлетворят изискването за квантово израждане или, с други думи, температурата им на втечняване надвишава значително Td и близката до нея Tc.

Голямото предизвикателство при получаването на БАК е в охлаждането на газ от бозони, така че средното разстояние между атомите да стане достатъчно малко, за да се осигури достатъчна за БАК плътност на газа, но в същото време, плътността не трябва да е толкова висока, че атомите да могат да рекомбинират (вж. Пр. т. 6) в молекули или даже да взаимодействат помежду си; последното би довело до нежелателната в случая, обичайна (Ван дер Ваалсова) кондензация в течност или пък дори до преход в кристал, както става в природата с всички познати вещества при атмосферно или по-високо налягане при интересуващите ни микро-Келвинови температури.

Следователно следва да се реши в лабораторни условия сложната задача за получаване на оптимално разреден газ, който да може да бъде смятан за идеален, при това плътността му да е достатъчно голяма, че при ултраниски, но достижими за експеримента температури, да може да се достигне под критичната температура на БАК:

Експериментални методи. Групата от Боулдър (вж. гл. 2) постигна първоначалното охлаждане на газ от рубидиеви атоми (87Rb) чрез лазерно охлаждане - ефект, премиран с Нобелова награда през 1997 г. Насочена срещу движещия се атом, дифузионната компонента на светлинното лъчение оказва "спирачен ефект." С този нов метод успяват да охладят газа от 600 К (температура, отговаряща на средна скорост на атомите, приблизително равна на 800 mls) до малко под 1 К (средна скорост 30 mls). Тъй като методът е ефективен при много разреден газ, а при спиране на атомите от дифузионната компонента на лазерното лъчение, те се локализират в определен обем с по-висока от началната плътност, то следва лазерното охлаждане да се замени при достигане на температура под 1 К с други охлаждащи методи, чрез които да се постигне заветната свръхниска температура.

След лазерното охлаждане Нобелово премираните групи от Боулдър и Масачузетс включват т.нар. охлаждане чрез изпаряване (evaporative cooling) на най-високоенергетичните атоми, за да се понижи средната скорост на атомите в газа, а оттам и температурата.

Терминът "охлаждане чрез изпаряване", взет направо от литературата на английски, в случая е малко неудачен, защото системата като цяло е некондензирана, така че най-високо енергетичните атоми, които при процес на изпаряване се наричат "пари" са в същото агрегатно газово състояние, както по-ниско енергетичните атоми. Така, в нашия случай става въпрос за понижение на температурата чрез отстраняване на най-енергетичните атоми.

При това, ако не методът на постигането, то поне физическият механизъм на това охлаждане е същият, по който се охлажда отворен термос с чай. Последното става най-вече чрез естественото изпарение на парите на чая. Да напомним също, че в криогенната физика е известен методът на охлаждане с изпомпване на парите на хелия, т. е. охлаждане чрез стимулиране на изпарението. Докато за лазерното охлаждане е необходимо газът да е доста разреден, то при охлаждането чрез изпарение е нужна достатъчна плътност, за да може след всеки отделен акт на отстраняване на високоскоростните атоми чрез естествено осъществяващите се удари между останалите атоми да се постигне бързо термодинамично равновесие в остатъчния облак.

Температурата постигната при първоначално лазерно охлаждане и достигнатото при това свиване на газа, се оказват добра стартова "точка" за включване на други експериментални методи, включително механизма на "охлаждане чрез изпарение."

Едновременно с процеса на охлаждане атомите попадат в магнитна потенциална яма с подходяща форма (magnetic trap), където и става кондензацията на малка част от тях. Това се постига с подходящо нехомогенно магнитно поле на свръхпроводящи магнити, като се използва въздействието на магнитното поле върху атомния спин.

Тъй като лазерните лъчи също са предназначени да локализират газовия облак в пространството, в определена "яма", говори се за оптично-магнитни ями (magneto-optical traps, "MOT").

Сега да очертаем в общи линии как са проведени тези експерименти. Естествено, първостепенна задача е облакът от алкални атоми, който ще се подлага на кондензация, да се пази далеч от стените на съда, за да се избегне всякакъв топлообмен и абсорбция. Освен това, поради малките плътности на работното вещество (газа), както в началото, така и в края на експеримента, работното вещество следва да се намира в камера с ултрависок вакуум, който да осигурява незначителни примеси от други атоми.

В противен случай остатъчни въздушни молекули биха играли ролята на "истински случайно разпределени примеси" (вж. например [10]), които имат деструктивен ефект върху почти всяка фаза със спонтанно нарушена симетрия, каквато е и БАК.

Последното означава или недостижимост на БАК въобще в система със случайни примеси или постигането й при значително по-ниска температура и модифицирани от примесите свойства, което е нежелателно, а и засега недостижимо при тези експерименти.

След първоначалното лазерно охлаждане до 30 mls в ултра-вакуумната камера, атомите се залавят във вече споменатата магнито-оптична яма, осъществена от нехомогенното магнитно поле и от шест лазерни лъча, пресичащи се в центъра на "ямата." Лазерните лъчи свиват облака от атоми до размери от порядъка на 1 - 3 mm. Светлинното налягане върху атомите и междуатомните удари, осигуряват охлаждане и релаксация до термодинамично равновесие при около 1 mK.

Обичайното лазерно охлаждане обаче има ограничения по температурата и плътността на охлаждания газ поради известни ефекти, като ефективно нагряване, дължащо се на спонтанната фотонна емисия и абсорбция на разсеяни фотони. За преодоляване на подобни трудности и достигане на желаните температури и плътност, в обсъжданите експерименти е използван т.н. "dark SPOT" (Dark Spontaneous-Force Optical Trap).

Тук ограниченията на стандартното лазерно охлаждане са преодолени чрез лазерно напомпване на захванатите атоми до хиперфино състояние, което не взаимодейства със залавящите лазерни лъчи, т. е. явява се "тъмно" състояние (dark state).

Необходимото залавяне и охлаждане се осигуряват чрез периодично осигуряван преход на атомите от "тъмно" в "светло" ("bright") състояние, като в последното те остават сравнително малко време. Оптимизирайки популацията на всяко от тези две състояния ("тъмно" и "светло"), се стига до повишаване на плътността с два порядъка. "Dark SPOT" методиката е била решаваща в експериментите, проведени в JILA и MIT.

По-нататък се прилага охлаждането чрез "изпаряване".

Практически това се осъществява чрез включване на подходящо радиочестотно (RF) поле.

Това поле обръща спина на атомите.
В резултат потенциалът на залавящата яма от привличащ се превръща в отблъскващ и изхвърля атома от ямата. Важното е, че тази схема е енергетически селективна, защото резонансната честота е пропорционална на магнитното поле и следователно на потенциалната енергия на атомите. Процесът може да се нагласи така, че от ямата да се изхвърлят само най-високо енергийните атоми.

Така описаните до сега магнито-оптични ями имат "отвор" в центъра, т. е. конфигурацията на магнитното поле е такава, че в центъра то е почти нула и оттам се губят част от атомите (в теорията това е известно като "пропадане по Майорана", Majorana flop)

Когато облакът от атоми вече се е охладил много и се е свил до милиметрови размери, загубите на работно вещество през тази "магнитна дупка" стават съществени. За отстраняване на този недостатък, групата от JILA използвала въртящо се магнитно поле, докато групата от MIT - допълнителен лазерен лъч (аргонов лазер) за "запушване" на магнитния отвор.

От 1996 г. до сега експерименталните установки за БАК са подобрени чрез използване на по-подходящи конфигурации на магнитното поле (т. нар. Ioffe- Pritchard magnetic traps [16], по имената на двама от авторите).

Освен постигане на БАК, последната следва и да се регистрира, наблюдава, изследва. За наблюдаване поведението на газа е използван методът на "абсорбционния образ" (absorption imaging).

Този метод отчита ("картографира") пространственото разпределение на фотоните, абсорбирани от атомите на газа. От 1996 г. се използва също и методът на наблюдение на БАК чрез дисперсионно светлинно разсейване, който отчита еластично разсеяните фотони, като се екранира директно преминаващата (без разсейване) светлина.

5. ЗНАЧЕНИЕ НА ОТКРИТИЕТО И ВЪЗМОЖНИ ПРИЛОЖЕНИЯ

Както се вижда от изложението не ни остава друго, освен да се убедим, че БАК по оригиналното предсказание на А. Айнщайн е наистина постигната в експериментални условия чрез един забележителен експеримент.

БАК открива пътя към лабораторното изследване на макроскопски квантови обекти (с размери засега от порядъка на 1 mm), което може да доведе до изясняване на основни въпроси на квантовата физика. Това постижение постави още през 1995 г. началото на нови и особено важни изследвания в атомната физика и във физиката на кондензираната материя.

По-нататъшните изследвания на БАК може да се окажат важни за проверка на валидността на фундаментални идеи и представи във физиката на многочастичковите системи, включително в термодинамиката на системите с ограничени размери ("малки" системи), за изясняване на микроскопичния произход на свръхфлуидността в многочастичкови бозонни системи с междучастичково взаимодействие, за тласък в изучаването на макроскопски квантови интерференционни явления, за повишаване на точността на експериментите по измерване на някои фундаментални константи, а също за евентуален успех по пътя на създаване на "атомен лазер" (за по-подробно обсъждане на последния.

В теоретичен аспект особено перспективни са изследванията на влиянието на слабо междучастичково взаимодействие в свръхохладени разредени квантови газове в условия близки до експерименталните.

В частност такива изследвания, съчетани с експериментални, биха могли да доведат до обяснение на прехода от БАК в състояние на свръхфлуидност.

Друг важен проблем е връзката между БАК и свръхпроводимостта, като за решаването му са необходими още изследвания, осветляващи БАК на бозони с електричен заряд, отново при отчитане на подходящи междучастичкови взаимодействия.

Вероятно ще се наложи теоретичните описания на експериментите, които засега се ограничават в рамките на подхода, основан на уравнението на Грос-Питаевски-Гинзбург, да се разширят чрез включване на флуктуационни ефекти, други варианти на описание на ефекта на магнитната яма, както и на задълбочена преценка на ефекта на реалните ограничителни условия (постоянни: плътност и/или налягане).

Да отбележим накратко някои възможни приложения на БАК, по които интензивно се правят изследвания:

- екситонната и биекситонната кондензация,
- биполяронната кондензация с оглед евентуални приложения в определени класове (базирани на екситонен, а не на фононен механизъм) високотемпературни свръхпроводници,
- БАК на позитроний и свръхфлуидност в ядрената материя.

Накрая да посочим някои литературни източници, където проблеми на БАК се обсъждат по начин, който е достъпен за неспециалисти. Да споменем и сборника от статии, съдържащ ценна експертна информация за теоретичните и експериментални аспекти на изследванията по БАК до 1995 г.

Приложение: Пояснения и допълнения към основния текст

1. Термодинамично равновесие възниква в макроскопски системи, състоящи се от голям брой частици (N ~ NA ~ 1023). Броят частици N може и да е с порядъци по-малък от числото на Авогадро NA, но във всички случаи той следва да е достатъчно голям, за да се използва термодинамичната граница (вж. също гл. 3, § "Преходът към континуално описание").

2. Ле величина, аналогична на дължината на вълната, въведена от Дьо Бройл (de Broglie) и понякога я наричат "термална дължината на вълната по Дьо Бройл" или накратко "Дьо Бройлева термална дължина." Следва да се има предвид, че Л е статистически средна величина, характеризираща квантовите корелации и различаваща се от оригинално въведената от Дьо Бройл дължина на вълната за една частица. Тя може да се използва за оценка на пространствения размер на вълновата функция на атомите в газа в
зависимост от температурата. Да напомним също, че: h = 2яЛ e константата на Планк, p = Mt е импулсът на атомите, а с m означаваме масата на атомите,
която влиза в израза за Л. С kB е означена константата на Болцман.

3. Някои ефективни (полеви) модели на многочастичковите системи с далекодействащ потенциал на междучастичковите взаимодействия, описват т.нар. композитни бозони (composite bosons) или квазичастици, които може да имат енергетичен спектър, описван с 0 < ợ < 2 4. Величините плътност n = (N/V) и разпределението по енергии n(s) са различни, като връзката помежду им се дава, като се разделят двете страни на равенството (2) с V. 5. При наличие на магнитно поле Хамилтонианът на свръхпроводника по Гинзбург и Ландау е инвариантен по отношение на определени локални калибровъчни трансформации, но не и спрямо глобални трансформации от обсъждания тук вид. 6. Известно е, че отпреди 1980 г. чак до провеждането на описваните експерименти от 1995 г. водеща по осъществяване на БАК беше групата на Исак Силвера (Isaak F. Silvera) от Харвардския университет, която работеше с атомарен водород (H). Техните експерименти от посочения период имаха съществени трудности, една от които е високата степен на рекомбинация на атомите в молекули. При тези експерименти първоначално е използвано охлаждане с помощта на "охладител чрез разтваряне на 3Не в 4Не", след това залавяне в магнитно поле и по-нататък охлаждане чрез "изпаряване." По общи оценки тази група беше твърде близо до осъществяване на БАК.

...

Литература 1. S. N. Bose, Z. Phys. 26 (1924) 178. (Тази статия на Бозе е препечатана в сб. трудове на А. Айнщайн, споменат в [3]). 2. A. Einstein, Sitzber. Kgl. Preuss. Acad. Wiss,, Phys.-math. (1924), p. 261; ibid, (1925) p. 3. Историята на Бозе-Айнщайновата статистика се описва в книгата на А. Pais, Subtle is the Lord, the Science and the Life of Albert Einstein (Clarendon Press, Oxford, 1982), Ch. 23. 3. Статиите [2] на А. Айнщайн са препечатани в сб. трудове, вж. напр. Собрание научнмх трудов в 4 томах, под. ред. И. Е. Тамма, Я. А. Смородинского и Б. Г. Кузнецова, (Наука, Москва, 1966), т. III, стр. 481 и 489. Изводът на Бозе [1] e представен в съвременна форма в много книги, вж. напр.: R. P. Feynman, R. B. Leighton, and Matthew Sands, The Feynman Lectures on Physics, v. 3, Quantum Mechanics (Addison-Wesley, Reading, Massachusetts, 1963), Ch. 2.5. [На руски: Р. Фейнман, Р. Лейтон, М. Сзндс, Фейнмановские лекции по физике, тт. 8, 9, Квантовая механика (Мир, Москва, 1978), гл. 2, §5.]. Описанието на явлението БАК в идеални квантови (Бозе-) газове при постоянна плътност на частиците се дава в почти всеки университетски учебник по статистическа физика; вж., напр., [4, 5]. 4. Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц, Статистическая физика, ч. 1, изд. 3- е, дополненное Е. М. Лифшицем и Л. П. Питаевским (Наука, Москва, 1976); English transl. L. D. Landau and E. M. Lifshitz, Statistical Physics, p. I; revised ed. by L. P. Pitaevskii (Pergamon Press, London, 1981). 5. K. Huang, Statistical Mechanics (Wiley, New York, 1987). 6. (a). M. N. Anderson, J. R. Enster, M. R. Matthews, C. E. Wieman, and E. A. Cornell, Science 269 (1995) 198, (b) K. B. Davis, M.-O. Mewes, M. R. Andrews, N. J. van Druten, D. S. Dufree, D. M. Kurn, and W. Ketterle, Phys. Rev. Lett. 75 (1995) 3969. 7. C. C. Bradley, C. A. Sackett, J. J. Tollet, and R. G. Hulet, Phys. Rev. Lett. 75 (1995) 1687. Нови резултати са докладвани от същата група на конференция през май 1996 г. [DAMOP Meeting, Ann Arbor, Michigan, May 1996]. 8. P. Lacour-Gayet and G. Toulouse, J. Physique 35 (1974) 426. 9. L. De Cesare and D. I. Uzunov, in: Correlations, Coherence, and Order, ed. by D. V. Shopova and D. I. Uzunov (Kluwer Academic/Plenum Publ., New York - London, 1999), p.29-81. 10. D. I. Uzunov, Theory of Critical Phenomena (World Scientific, 1993). 11. J. Goldstone, Nuovo Cimento 19 (1961) 154. 12. P. W. Anderson, Basic Notions of Condensed Matter Physics (Benjamin - Cummings, Menlo Park, 1984). 13. C. N. Yang, Rev. Mod. Phys. 34 (1962) 4. 14. П. Л. Капица, ДАН СССР 18 (1938) 21; вж. също Nature 141 (1938) 74 (последната статия е получена за печат на 04.12.1937 г.). 15. I. F. Silvera, J. Low Temp. Phys. 89 (1992) 287; I. F. Silvera and M. Reynolds, ibid, 87 (1992) 343. 16. Y. V. Gott, M. S. Ioffe and V. G. Tel'kovskii, Nucl. Fusion, Suppl., Part 3 (1962) 1045; ibid, Pt. 3 (1962) 1284; D. E. Pritchard, Phys. Rev. Lett. 51 (1983) 1336. 17. За теорията вж. следните обзори и цит. в тях оригинални статии: Л. П. Питаевский, УФН168 (1998) 641; F. Dalfovo, S. Giorgini, L. P. Pitaevskii, and S. Stringari, Rev. Mod. Phys. 71 (1999) 463. 18. (a) C. Towndsend, W. Ketterle, S. Stringari, Physics World, March 1997, p. 29. (b) K. Helmerson and W. D. Phillips, "Atom Lasers", Physics World, 27.11.2001; www.physicsweb.org/article/world/12/8/8. (c) P. B. Andersen and M. A. Kasevich, Science 282 (1998) 1686. 19. Bose-Einstein Condensation, ed. by A. Grifin, D. W. Snoke, and S. Stringari (Cambridge University Press, Cambridge, 1995; reprinted 1996). ...

...

"Какво мъжете знаят за жените" - I. -

2012-01-09T12:30:00.018+02:00

Ревю на единствената книга, която съм прочела

...

Ностро интуитивно, съвсем правилно ме пропусна в един списък за разпит, свързан с някакво, абсурдно за мен начинание - блогъри да си обменят голи снимки на информационните си източници и да клюкарят около тях. Вярно е и видно, че Ностро прави разкошни фотографии на книгите, които аз чета, но това може ли да е основание да иска същото от мен? За да не раздухвам повече проблемите в отношенията ни, които се появиха покрай буконисткия му ексхибиционизъм, само ще кажа, че аз не чета.

Официално завявам, че не чета. Аз пиша... може и да е за това.

И все пак, има две книжлета, които успях да разлистя за целия си живот: "Какво мъжете знаят за жените?" I и II части.

Д-р Макмилън, който твърди, че ги е писал, според мен сериозно бута масло.
На сметана го разбива. Ще оставя сами да се убедите в тези ми изводи.

Сигурно се чудите, защо при тези обстоятелства съм захванала точно тези две книги, при този необятен избор? Много добър въпрос. Въпрос, съдържащ отговора си. Изборът винаги води до конкретни последствия. Мен, до тук ме заведе.

Книгите са написани неясно, объркващо и със симпатично мастило, което допълнително затруднява прочита им, за това не мога да им направя ревю, а ще ви цитирам откъс от първата.
Ако ви стане любопитно, във друг пост мога да пусна откъс от втората.

Голи снимки на първата книга отпред, отзад и отвътре:

"
Като разправям аз, че путката си е нечовешка работа, никой ме не слуша, а всеки вижда, че жената не е като човека.

С далеч по-сложна, неразбрана и мистериозна природа е, при все, че човекът, откакто го има си тъне в мистерии и загадки.

Ей на – курът… колко разбрано и удобно е устроен - може да върви… може и да не върви в комплект с притежателя си.

А с путката, особено в днешно време, взаимодействията хич не са ясни. Попитайте, който и да е мъж на улицата и веднага ще ви потвърди научните ми изводи.

ВАЖНИ ВЪПРОСИ И ОТГОВОРИ С ДЪЛБОКО НАУЧНА ОСНОВА

На колко хора им е ясно, че „Путката си е путка, ако ще и жената да си гледа работата”?
А на колко жени?
Правена ли е статистика? Да?. … Не? … И после нямало конспирация. Айде, бе! Всички сме съзаклятници… и контраразузнаването на феминистките тайни служби даже е в играта.
Статистиката алармира, че на все повече места по земята се наблюдава излишък от жени. … корелиращ с остър недостиг на путки.

От друга страна, където се наблюдава изобилие на путки, жената е ценена рядкост.

Можем ли изобщо да твърдим, че имаме емпирично обоснована теория на загадъчната женска природа, когато експериментите показват, че и жената и путката, могат да бъдат засечени на места, но се държат като квантови частици – знаем им скоростта на движение, но не и мястото или обратното. Т.е - не могат да си ни известни и двете едновременно.

В някои научни среди се прокрадват хипотези разбулващи същността на този феномен, наречен с кодовото име „който каквото и да разправя, путката си е чудна работа и… а дано си остане такава, че на нея се крепи мистерията на живота (ни)”.

Как успяват въобще да се съчетаят в единен организъм путката и жената?

Дали в основата на тази мистерия не стои онази, единствено присъщата на жената способност да прави от мухата – слон напр., чрез квантов, биомолекулярен механизъм, задълбочаващо поддържащ разцеплението между квантовата физика и теорията на относителността?

Каквито и да са научните анализи... конфликтът… войната между жената и путката й, ако е на лице, е дълбоко социално нежелан и води до остър недостиг на путки и на жени едновременно.

Верно е, че и мъжете хич ги няма, ама те поне статистически са доказано липсващи. Докато жените на хартия демонстрират сериозен превес.

Какви са скритите механизми, които създават и поддържат опасно възникналото ОЧЕВАДНО разединение между жената и нейната путка, което може да прерасне в застрашаващ живота раздор?

Как се получава така, че хем путката се отнася единствено към жената, хем е относителна спрямо нея?
И какви са причините за задълбочаващата се женска амнезия завладяла широки райони в Европа, щатите, Австралия и други места – състояща се в това, че жената гледа да забрави, че жената прави путката, но никога не забравя, че путката прави жената.

ИСТОРИЧЕСКИ ПРЕГЛЕД НА РАЗИСКВАНИТЕ ПРОБЛЕМИ

Преди науката да се озадачи по тези мистериозни въпроси, религията им сърбаше попарата, щото и тя си има право на хипотезиране, при положение, че във физиката има 10400 теории за живота, вселената и всички останали.

РЕЛИГИОЗНАТА ТЕОРИЯ НАКРАТКО

Адам е направен от „пръст”, т.е произходът му е земен. Докато този на Ева, е преди всичко извънземен, освен, свързващият я със планетата ни елемент – адамовото ребро. Разбира се, че дори само това, е достатъчно основание жената да се възприема като мистична и фантастична и т.н. и т.н.

СЪВРЕМЕННА ИНТЕГРАТИВНА, РЕЛИГИОЗНО – ЕВОЛЮЦИОННА ТЕОРИЯ

Колкото и да изглежда на пръв поглед, че добре познаваме „трудният път на извънземната жена до съвременния й еквивалент на Шесторъката Шива”, не познаваме жените, както и те почти не се познават, при все, че принадлежат към собственото си множество.
На какво ли се дължат гореспоменатите мутации?
Обществена тайна са подмолните тенденции изразени във факта, че преобладаващо съвременната жена губи връзка с вагината си.

На внушително количество жени, вагината им и да им говори, остава нечута.
Все повече учени изказват опасенията си, че подобни процеси могат да доведат до края на света на 20-ти декември 2012 г., по майският календар

или на 86-ти минтембър 3,14159 26535 89793 23846 26433 83279 50288 41971 69399 37510 58209 74944 59230 78164 06286 20899 86280 34825 34211 70679 ... г. - по тербанийският календар.

/Не изпадайте в психоза, ако някои от тези дати ви се сторят плашещо близки. Това се дължи на ефекта на паралелността. Дори и аз - толкова уважаван доктор, неодобряващ съмнителната близост, имам роднинска връзка с паралените си безбройни азове разхвърляни в неустановимото. Никой не е застрахован. /

Да продължаваме ли да се безпокоим от неизвестността, щом откакто човекът го има, от тогава и нея я има - жената – съответно и нейната мистерия ?

Най-новите системни теории се опитват да аксиоматизират поне в основи разпилените научни мисли, опитващи да разберат женската природа.

В последните години се оказа, че и жената да е тази, дето има проблема със своята неяснота, няколко подценявани до сега елемента, са ключът към женската мистериозност – съответно към решаването на световните проблеми въобще.

ЕЛЕМЕНТАРНИТЕ ЧАСТИЦИ, ИЗГРАЖДАЩИ МАТЕРИЯТА НА ЖЕНСКАТА МИСТЕРИЯ:

- жена (с извънземен произход)
- путка ( с подчертано паранормален произход).
- мъж (с земен произход),
- курЪТ му ( с вдУхнат произход),

Това са ЕМПИРИЧНО УСТАНОВЕНИТЕ неразложими елементи, изграждащи загадката, които обаче тепърва ще се изследват от системна гледна точка. Т.е тепърва ще се търсят и доказват взаимовръзките между тези 4 елемента и най-вече взаимодействията между тях.
Рано е да се правят прогнози, освен за около седмица напред и то неточни.

Тези, които не обичат мистификациите и искат да докажат, че в живота няма нищо фантастично, поддържат теорията, че неразривната системна свързаност между путката и жената, е дълбоко вкоренен защитен механизъм, изобретен от милионите години еволюция, за да поддържа оцеляването на жената като вид, защото, както някои тенденции показват, ако можеше путката да си е самостоятелна и независима, както курът си го може, то жива жена немаше да остане на земята.

Опростено казано, жената щеше да отпадне като рудаментарен орган, а не вагината й, както, все по-често се случва в някои силно развити страни.

Еволюирането е преди всичко системосъобразна промяна, която е адаптивна от гледна точка на оцеляването и приспособяването към променящите се условия и среда, а не просто неволна грешка, въпреки, че благодарение на грешки, що живот се е създал…

Не всяка промяна може да се превърне в адаптивна.
Много промени са довели до разрушаване както на системата, така и на участващите в нея елементи.

Има желани и нежелани мутации – убиващи и животоспасяващи.
Еволюцията е даже по мистериозна от женската природа.

За това, до изясняване на неизяснимото, предлагам, за всеки случай да противостоим на разединението на всички нива - с каквито и да е средства, за да опазим същностната обединителна и съзидателна сила на живота, изразена в упорития хилядолетен отказ на жената да се откомплектова от путката си, запазвайки по този начин крехкото, но и сладострастно системно единство с мъжа."

...

Приказка за висшата математика II част.

2011-12-27T19:54:00.059+02:00

...

Еволюцията на един език: Приказка за висшата математика I чат.

...

Еволюцията на точката във ФРАКТАЛ

...

„Науката е изградена от факти, така както една къща е изградена от камъни, но натрупването на факти представлява толкова наука, колкото купчина камъни представлява къща." -

Анри Поанкаре

...

Смисълът на математиката е в откриването на закономерности и решаването на задачи, а великите неразрешени загадки вдъхват живот на тази наука.

По време на втория математически конгрес, проведен в Париж през 1900 г., Давид Хилберт представил 23 нерешени от математиците проблема.

Според него те щели да определят целите на математиците през ХХ век. Систематизирайки нерешените проблеми в математиката, Хилбърт имал за цел да даде стимул на математиците на XX.век.

Една цел на Хилберт, която личи и от разнобразието на областите, в които са поставени проблемите е да постави ясно въпроса
„...предстои ли на математиката, някога това, което отдавна се случва с другите науки, няма ли тя да се разпадне на отделни частни науки, представителите на които едва се разбират помежду си и поради това, връзките между които стават все по-малко... " Хилберт не отговаря на поставения въпрос, а възкликва емоционално: „ Аз не вярвам в това и не го искам!"

Това, от което се е страхувал Хилберт -разпадането на математиката на отделни науки, не стана факт. Но страховете на Хилберт не са безпочвени.

Разпадането все повече характеризира математиката от онова време. С бурното й развитие през деветнадесети век постепенно се оформят големи и трудни за изучаване области - алгебрична теория на числата, диференциална геометрия, алгебрична геометрия, небесна механика, да не говорим за класическия анализ.

Заедно с това, обаче върви и друга тенденция - на обединяване на математиката.
С известно опростяване можем да кажем, че това става като идеи, средства и резултати от едни раздели се пренасят в други раздели.

Нека да посочим примера, който дължим на гения на Риман - чрез римановата дзета-функция да се изследва разпределението на простите числа. Но в обединяването на науката, не по-малка, а може би по-голяма роля играе умението да се намира общ произход на обекти изглеждащи доста различни.
Начинанието на Хилбърт успява.
Хилбъртовите проблеми дефинират математиката на съвременния свят

Ето таблица, в която са изброени подробно 23 – те проблема, заедно с указания за това кои са решените към момента.
Моля, обърнете внимание на проблем N 6.

Заслугата за това математеката да остане единна, като намери универсални средства за разбирането на проблемите й чрез обединяване на тези проблеми, т.е. намирането на по-общи постановки, а оттук и за бурното й развитие, принадлежи на серия блестящи умове.

Много математици приемат предизвикателството на Хилбърт.
Разказът, за това, кои математици как са третирали или как са преборили „Хилбъртовите проблеми” се превръща в история на математиката на XXв.

Ние трябва да съсредоточим своето внимание главно не толкова върху сходствата и различията, колкото върху тези аналогии, които често се скриват в изглеждащите различия" , пише Поанкаре в книгата си Наука и метод" .

Първият Хилбъртов проблем се родил в източна Германия – в град Хале.
Великият математик Георг Кантор първи успял да разкрие загадката на безкрайността и да я дефинира математически.

Никой преди Кантор, не е разбирал понятието безкрайност, още повече да го е дефинирал математически.

Концепцията за безкрайността е променлива, което я прави трудна за дефиниране. Объркващо е да мислим за безкрайността, защото колкото повече се задълбочаваме, толкова повече данните се трупат ли не трупат и губим представа до къде можем да стигнем.

Математическите въпроси обикновено възникват и се развиват чрез взаимодействие на много изследователи.

С концепцията за безкрайността, математиците са се борели още от 5-ти век пр. н. е.
Още гръцкият математик Зенон от Елея на Запад и ранните индийски математици на Изток. По-късно, през първата половина на 19-ти век, особено забележителна е работата на Бернард Болцано.

Първите разработки свързани с теорията на множествата принадлежат на този чешки философ, математик и теолог. В труда си „ Парадоксите на безкрайното“ публикуван през 1851 г. Болцано развил теорията за безкрайните множества. Доказал известната теорема Болцано-Вайерщрас като показал, че всяко ограничено безкрайно множество има поне една гранична точка.

Съвременното разбиране за безкрайността започва през 1867-71, с работата на Кантор свързана с теорията на числата.

През 1870 г. Георг Кантор разработил програма за стандартизиране на математиката, в рамките на която всеки математически обект представлявал определен тип множество, но теорията на множествата добива популярност през 1874 с така известния доклад на Кантор.

Кантор направил безкрайността разбираема. Нещо повече, твърдял, че няма само една безкрайност, а безброй безкрайности.

Опростено казано, Кантор сравнявал различни безкрайни редици числа.
Напр. редицата числа 1,2,3,4,5 и т.н. , с тази от 10, 20, 30, 40 и т.н. , която на пръв поглед изглежда по-малката. Кантор доказал, че двете безкрайни числови редици, всъщност са еднакво дълги, защото образуват двойки.

Ами дробите?
Има безкрайно много дроби в състава на целите числа.

Дали безкрайността на дробите е по-голяма?
Кантор намира начин, по който свързва целите числа с безкрайно множество дроби. Подрежда всички дроби в безкрайна мрежа.

В първата редица са цели числа – дроби със знаменател 1.
На втори ред са половините дроби със знаменател 2 и т.н. всяка дроб намира своето място в мрежата.
Кантор прекарва мислена линия, която минава диагонално и показва, че ако се изправи тази линия се свързва всяка дроб с едно от целите числа. Това показва, че безкрайността на дробите е същата като безкрайността на целите числа.

Дали всички безкрайности са еднакви по размер, обаче?

Кантор разглежда множеството на безкрайните десетични дроби и доказва, че тяхнята безкрайност е по-голяма.

Опитал ли се някой да изброи всички десетични дроби, Кантор можел да го контрира с нова десетична дроб извън списъка.

Кантор доказва, че има различни безкрайности и различни размери на безкрайностите.
Той дефинирал безкрайните множества и доказал, че реалните числа са повече на брой от естествените. Теоремата на Кантор включва "безкрайност на безкрайностите".
Той определил кардиналните и ординалните числа, както и тяхното пресмятане.
Той е създателят на съвременната теория на множествата, която се превръща във фундаментална теория в математиката.

Кантор е вземан за чешит и не само защото страдал от маниакална депресия, поради която прекарал по-голямата част от живота си в „луксозен” санаториум за душевно болни. Въпреки несъмнения му гениален принос за математиката, неговата теория за трансфинитните числа, първоначално е смятана за не-интуитивна и дори шокираща.
Работата му срещала опозиция в лицето на множество негови съвременници. Негативното отношение от тяхна страна се смята за причината за честите депресии, в които изпадал Кантор.

Но как можем да знаем какво става със сигурност в душата на един човек, пък камо ли в душата на един гениален математик, първият, който започнал да брои не числа, а безкрайности? Един математик, който отворил портала към съвсем нов вид математика. Математика, която днес е считана за основна смяна на парадигмата.

Много от математиците са смутени от парадоксите създадени от Кантор.

Интересното е, че само те не представлявали проблем за него.

Парадоксът на безкрайността никога не стряскал Кантор.
Той вярвал, че има неща, които могат да се установят с математическа точност, обаче абсолютната безкрайност е самият Бог, плюс финалния парадокс, че това може да бъде разбрано единствено от Бог.

Но Кантор не оставя всичко в ръцете на Всевишния.
С един проблем се бори до смъртта си.

Това е хипотезата за континиуума. /вижте първият Хилбъртов проблем/

Има ли безкрайност между по-малката безкрайност на целите числа и тази на десетичните дроби?/ще се върна тук по-нататък, за да развия как се решава този първи Хилбъртов проблем - следете продълженията :)/

И макар че, Кантор среща голяма съпротива приживе, един от най-уважаваните и известни математици за времето си – гениалният Анри Поанкаре защитава и доразвива теориите му.
Поанкаре твърди, че математиката на безкрайността е красива, въпреки че е патологична.
Поанкаре е може би първият, който заличава границите между отделните математически дисциплини (без да отричам заслугите на Якоби, Риман, Клайн).

Той свободно прехвърля идеи от една област в друга, дотогава считана за съвършено различна. Преливането отива дотам, че те стават една наука.

Участието на Поанкаре в създаването на фундамента на съвременната математика е решаващо - и в определяне на централните направления на изследванията, и в създаването на съвременния универсален език, който обединява класически разделените геометрия и алгебра.

След Лобачевски и преди Поанкаре хиперболичната геометрия няма кой знае какво развитие. Тя е по-скоро екзотична област.

С модела на Поанкаре и с изследванията му (и Клайн) по автоморфни функции /вижте 22-рият Хилбъртов проблем/, тя става централен обект в математиката, какъвто е и сега.

Характерното за творчеството на Поанкаре е, че той изследва природата, иска да разбере философията на света.
Конкретните си резултати той извлича след намирането на движещия механизъм на явлението.
Така е и при автоморфните функции. След намирането на връзката с хиперболичната геометрия Поанкаре сравнително лесно получава всичко останало.

В резюме.
За целите на диференциалните уравнения е развита теория, основана на комплексния анализ, теорията на групите, неевклидовата геометрия.

Използвани са идеи от теория на числата.
Още в началото на заниманията си Поанкаре забелязва, че автоморфните функции са много полезен инструмент в изучаването на римановите повърхнини (удивително е, че Поанкаре по онова време има неособено големи познания в тази област).

Например чрез теорията на автоморфните функции се получава едно от доказателствата (това на Поанкаре) на теоремата за униформизацията.

Процесът на това откритие на Поанкаре е описан подробно от самия него в книгата му „Наука и метод" .
Там той подчертава особено много ролята на интуицията, на безсъзнателното в научното творчество.

Днес не можем да си представим математиката без автоморфните функции.

Освен в теорията на римановите повърхнини тя е съществена част и важен инструмент на теорията на числата. Теорията на представянията на групи, централна област, пронизваща природоматематическите науки от аритметиката до квантовата химия, е практически невъзможна без нея.

Ключът към развитието на най-важните проблеми на математиката на XX век,
изнамерен от Поанкаре, се появява с една интересна задача.

През 1885 г, по повод 60- годишнината на краля на Швеция и Норвегия Оскар II се обявява международен конкурс с награден фонд 2500 крони, за онзи който докаже веднъж завинаги математически, че ако СЛЪЧНЕВАТА СИСТЕМА НЕ СЕ ВЪРТИ В СТРОГО ОПРЕДЕЛЕН РЕД (закономерно подредено) то тя ще СЕ РАЗПАДНЕ ВНЕЗАПНО.

Работите на Поанкаре в задачата за трите тела стават знакови за творчеството му, както и за развитието на съвременната математика.

В основни линии задачата се състояла в следното:

Три материални (т.е с ненулева маса) точки, например Слънце, Земя и Юпитер, се движат в пространството под действието на силите на привличане помежду им по закона на Нютон. Иска се да се опише движението.

Тази размита постановка не е случайна - задачата всъщност няма строга формулировка. Изследователите сами биха могли да я допълват според интересите и силите си.
За разлика от задачата за двете тела, на която всички движения могат да се опишат детайлно и да се класифицират, тук намирането на някое движение, например периодично, вече е голям успех.

Добре е да се отбележи, че задачата съдържа практически всички трудности присъщи на механични задачи и специално на задачи за много тела.

Според изчисленията на Нютон, ако в системата има две планети, орбитите ще бъдат стабилни. Те ще се въртят една около друга в епилептична траектория.
Но ако системата е от три тела като земята, луната и слънцето напр. въпросът за стабилността на орбитите стъписва дори Нютон.

Проблемът е, че има поне 18 променливи като точните координати, скоростта и посоката на движение и т.н. Уравненията стават изключително сложни.

Един въпрос , до който достигат класиците Лагранж и Лаплас е въпросът: устойчива ли е Слънчевата система - типичен въпрос от тематиката на задачата за трите тела (тук те са повече).
Въпросът трябва да се разбира както в обикновения, т.е. нематематически език - пита се дали планетите няма да избягат много далече от слънцето, дали няма да се приближават произволно близко до него или помежду си.

Няма трудност да се даде и точната математическа формулировка - въпросът е дали решенията остават в някаква компактна област на фазовото пространство -всяко в своя. Знаменитата теорема на Лаплас казва, че Слънчевата система е устойчива, ако се пренебрегнат квадратите на масите.

Това не много ясно твърдение означава следното.
В задачата за трите тела допълнително се предполага, че масата на едно от телата - Слънцето - е много по-голяма от другите маси (на планетите).

Например ако масата на Слънцето е единица, то масите на планетите са хилядни части от единицата. Решенията се записват с безкрайни редове, в които участ¬ват масите. Величините, в които масите участват чрез квадратите си просто зачеркваме. Действително те (квадратите на масите) ще бъдат (за Слънчевата система) милиони пъти по-малки от единица.

Друг е въпросът, че те са коефициенти пред изрази, в които участвува времето и когато то расте, пренебрегнатите членове евентуално също растат.

Поанкаре се връща към тази теорема в съвършено друга постановка, произлизаща от Поасон, който доказва, че ако се оставят квадратите, но се пренебрегнат кубовете, Слънчевата система е отново устойчива.

Тук обаче смисълът на думата „устойчива" е доста различен.
Сега новото значение е, че планетната система ВЕЧНО ЩЕ СЕ ВРЪЩА БЛИЗО ДО СЕГАШНОТО СИ ПОЛОЖЕНИЕ, но планетите биха могли да се отдалечават колкото искаме или да се приближават произволно близко до Слънцето или помежду си.

Поанкаре доказва далеч по-силен резултат - заключението на Поасон е вярно, без да се пренебрегват кубовете или които и да било степени на масите.

Средствата, с които Поанкаре получава този блестящ резултат имат далеч по-голямо значение от самия резултат.

Става въпрос за знаменитата теорема на Поанкаре за възвръщането, която има горе-долу същото звучене, но за произволна механична система, а също и за теорията на интегралните инварианти.

Това са все общотеоретични резултати, лежащи в основата на ергодичната теория, важни за статистическата физика, за хидромеханиката, и т.н.

Впрочем въпросът за устойчивостта на слънчевата система се оказва доста по-сложен. Въпреки огромното придвижване дължащо се на Поанкаре, въпросът на Лагранж и Лаплас чака 70 години за да получи сравнително удовлетворителен отговор.
Той е част на така-наречената КАМ-теория - по имената на Колмогоров, Арнолд и Мозер.
Конкретният резултат принадлежи на тогава 25-годишния Арнолд и „изказан на пръсти" гласи: с голяма вероятност слънчевата система е устойчива - приблизително 0.999

Тясно свързани с „задачата за трите тела” са работите на Поанкаре по динамични системи или качествена теория, по-точно създаването й.

Именно в контекста на качествената теория са голяма част от изследванията му по небесна механика - например тези по периодични решения и свързаните с тях.

Далече преди Поанкаре е било ясно, че повечето диференциални уравнения не могат да се решат в никакъв смисъл.

Станало е ясно, че трябва да се изучават решенията без да се решават уравненията.
Но предшествениците му не са имали убедителни примери.

Вероятно защото не са били наясно кое е това, което трябва да се изучава.

Поанкаре е успял да намери удивително прости и изключително важни геометрични обекти - фазов портрет на система, съставен от фазовите криви, т.е. кривите зададени от решенията и параметризирани с независимата променлива ( времето" ).
/Поанкаре създава основата на бъдещата ТО на Айнщайн/

Това е изучаване на решенията в ЦЯЛАТА ИМ СЪВКУПНОСТ.
И тъкмо защото се въвежда геометрична картина можем да говорим за тяхното взаимно разположение.

Сред детайлите на фазовия портрет най важните са положенията на равновесие и отново периодичните решения.
Последните са източник на много дълбоки и много приложни в истинския смисъл на думата изследвания - периодичните движения се срещат на всяка крачка - и в механиката и в радиотехниката и в икономиката.

Например работата на радиолампата се описва с уравнението на Ван дер Пол:

y + (μ + y2) y + w2y = 0

От него се вижда, че едно от решенията е устойчив граничен цикъл - изолирано периодично решение, което „привлича" близките му решения.

Един от знаменитите проблеми на Хилберт - шестнадесетият, е посветен именно на периодичните решения и по-точно на „граничните цикли на Поанкаре" .

Съответната система има фазов портрет:

Ще цитирам знаменит пасаж от съчинение на Поанкаре.

„Оставаш поразен от сложността на тази фигура, която даже не се опитвам да изобразя. Нищо не е по-подходящо за да ни даде представа за сложността на задачата на трите тела и въобще на задачите на динамиката, в която няма еднозначни интеграли и в която редовете на Болин са разходящи."

Трептения, описвани с уравнението на Ван дер Пол

Какво се случва с решаването на задачата „за трите тела”?
Поанкаре е бил обявен тържествено за един от двамата победители.

Как Поанкаре печели конкурса, въпреки че не разрешава напълно задачата?

Идеите му били достатъчно логични, методите, които използвал новаторски и математечиски изящни. Той разработил куп нови техники и математически похвати за решението на уравнението.
По-скоро заради тези нови техники получава наградата.
Той опростява условието чрез последователни апроксимации на орбитите, които според него не биха повлияли на крайния резултат.

По регламент статиите на победителите трябвало да се публикуват в едно от най-авторитетните математически списания по онова време, а и до сега - "Acta Mathematica".

При подготовката на списанието за печат обаче, младият помощник-редактор и по-късно известен математик Едвард Фрагмен открива неясни места в текста на Поанкаре и му ги съобщава.
След като поправя съответните текстове обезпокоеният Поанкаре преглежда отново съчинението и открива доста по-сериозни грешки с грамадни последствия.

През това време списанието вече е набрано и дори по-лошо - ограничен брой книжки са разпратени на отделни специалисти. Сред тях са членовете на журито - Вайерщрас и Ермит, астрономите - Гилден и Линдщедт, математиците Ковалевска, Ли. Поанкаре съобщава неприятните новини на председателя на журито Миттаг -Лефлер.

По молба на последния това остава в тайна между тях. И двамата имат сериозни врагове - сред тях са знаменитият математик Кронекер или маститият астроном Гилден, директор на стокхолмската обсерватория.

Поанкаре анализира резултатите на неговите предшественици Линдщедт, Болин и др. (главно астрономи), които получават „решенията" във вид на безкрайни редове и доказва, че редовете са разходящи.

Поради това той съсредоточава вниманието си върху проблеми от КАЧЕСТВЕН характер.

Поанкаре започва да изследва периодичните решения, при които планетите след известно време се връщат точно в първоначаналното си положение. „...Особената ценност на тези решения се състои в това, че те представляват единствения жалон, по който можем да проникнем в област, считана по-рано за недостъпна." - така Поанкаре мотивира обекта на изследванията си.

Той обаче, не се задаволява просто да намери големи класове периодични решения - и преди него има намерени такива от Ойлер, Лагранж, Хил.

Поанкаре наистина иска да проникне в областта считана по-рано за недостъпна.
Новите периодични решения му дават възможност да открие нови явления далеч надхвърлящи границите на небесната механика.

След изучаването на периодичните решения той прави следващата стъпка - да разбере какви решения са свързани с тях по някакъв начин.

Най-интересните се оказват решения, при които с течение на времето планетната система все повече се приближава до периодично движеща се, но освен това преди голям интетервал от време е приличала на същата периодична система.
Тези решения са наречени от Поанкаре двойно-асимптотични.

Първоначалните - погрешни твърдения на Поанкаре са водели до извода, че при планетните движения НЕ СЕ ПОЯВЯВАТ ХАОТИЧНИ ДВИЖЕНИЯ.

ПРОТИВНО НА ПЪРВОНАЧАЛНАТА ТЕЗА – ДОРИ МИНИМАЛНА ПРОМЯНА В ИЗХОДНИТЕ УСЛОВИЯ, може да отклони коренно орбитите.

В новата редакция се появява голямото откритие на Поанкаре – СЪЩЕСТВУВАНЕТО НА ХАОС (чувствителност към началните условия) В ДЕТЕРМИНИРАНА СИСТЕМА, в случая описвана с обикновени диференциални уравнения.

Оказва се, че повечето движения всъщност не могат принципиално да се ОПИШАТ ИНДИВИДУАЛНО, и съвсем не заради нашето неумение - такава им е природата.

Те ТРЯБВА ДА СЕ ИЗУЧАВАТ В ТЯХНАТА СЪВКУПНОСТ, А НЕ ПООТДЕЛНО.
Затворената обвивка на такова решение може да е множество с размерност по-голяма от едно.

Резултатът от тази грешка бил още по-важен, обаче!

Поанкаре осъзнава грешката си - опростяванията били недопустими и не вършели работа и ТАЗИ ГРЕШКА го сблъсква с ново явление.

За кратко време, около 2 месеца, той практически написва нов труд с различни научни заключения.

Благодарение на работата си по небесната механика, т.е по ДИНАМИЧНИТЕ СИСТЕМИ, Поанкаре създава КАЧЕСТВЕНО НОВА МАТЕМАТИКА.

А епизодът наистина остава в пълна тайна повече от сто години, до началото на деветдесетте години на 20 век, когато младата историчка на науката Джун Бароу-Грийн открива първия вариант на тома в Института Миттаг -Лефлер, както и съответната кореспонденция.

Анализирайки грешките си, Поанкаре доказва неинтегруемостта на задачата за трите тела.
Това означава, че всеки опит да се напишат формули, описващи движенията на планетите е обречен на неуспех.

Именно на тази грешка се дължи създаването на великата ТЕОРИЯТА НА ХАОСА.

Днес теорията на хаоса е сред най-активно развиващите се области с много приложения - сред тях например са метеорологията, химическата кинетика и др.

Теорията на хаоса е математически апарат, който изучава поведението на нелинейни динамични системи.

Тези системи са подчинени на някакъв строг закон (детерминирани) и описват явление, известно като чувствителност към началните условия (хаос).

Примери за подобни системи са атмосферата, турбулентните потоци, биологичните популации и икономическите системи.

Въпреки че математическите системи с „хаотично” /нелинейно/ поведение се явяват детерминирани, т. е. СЕ ПОДЧИНЯВАТ НА НЯКАКЪВ СТРОГ ЗАКОН , също така съществува такава област на физиката като теорията на квантовия хаос, изучаваща недетерминираните системи
/ системи с обратна връзка/ , действащи по законите на квантовата механика.

Откриването на възможността за определяне на параметрите на хаоса, да се определи поведението на нелинейните системи се счита за третото голямо откритие на 20-ти век наред с теорията на относителността и квантовата механика...

Всичко може и вече се третира на практика от позициите на теорията на хаоса, включително социалната организация, цикличностите в развитието, движението на пазарите, биологичните популации, турбуленцията на флуидите и т.н.

Математикът, който доразвива и дава съвременният облик на теорията на хаоса е Едуард Лоренц.

През 1972г. Лоренц публикува "Предвидимост: дали крилата на пеперуда в Бразилия могат да предизвикат торнадо в Тексас?" (Ефект на пеперудата).
Краткото и забавно обяснение на тази теория е, че математическите правила на хаоса обясняват защо крилете на пеперудата създават микропромени в атмосферата, които могат да предизвикат торнадо или ураган на другия край на света.

С какви инструменти разполага теорията на хаоса?

Теорията на хаоса оперира с атрактори (attract - притеглям) и фрактали (fractus - счупен).

- Атрактор (от англ. to attract – притеглям) – геометрична структура, характеризираща поведението във фазовото пространство в продължение на дълго време. Тук възниква необходимост да се определи понятието фазово пространство.

Фазово пространство – това е абстрактно пространство, координатите на което представляват степените на свобода на системата.

Например, при движението на махалото имаме две степени на свобода.
Това движение е напълно определено от началната скорост на махалото и положението му. Ако на движението на махалото не се оказва съпротивление, то фазовото му пространство ще бъде затворена крива. В реалността на Земята на движението на махалото влияе силата на триене. В този случай фазовото пространство ще бъде спирала.

- Бифуркация и Дървото на Фейгенбаум.

Атракторът е това, към което се стреми системата, към което тя е привлечена.
Той е ОБЛАСТ В ПРОСТРАНСТВОТО НА ВЪЗМОЖНИТЕ СЪСТОЯНИЯ, В КОИТО СИСТЕМАТА МОЖЕ ДА СЕ ДВИЖИ , БЕЗ ДА СЕ ОТКЪСНЕ ОТ ТЯХ.

В този смисъл, атракторът е нещо като „гъвкаво скеле”, което поддържа една „динамична конструкция”, така че тя хем да запазва целостта си, без да се разпадне, хем същевременно да успява да се променя. /аз бих нарекла този процес еволюция/

Като област в пространството атракторът може да има различни измерения:
- нулевомерен ;
- точков атрактор, представящ се във вид на едномерна линия;
- едномерен цикличен атрактор, представящ се като множество линии (не обезателно прави) в равнината;
- двумерен тороидален атрактор, представляващ множество линии в тримерното простарнство;
- сложен странен атрактор.

...

ТОЧКОВ АТРАКТОР:

Най-простият тип атрактор е точката. Такъв атрактор е махалото при наличие на триене. Независимо от началната скорост и положение, такова махало винаги ще се стреми към състояние на покой, т.е. в точка. Точковият атрактор е най-простия път от хаоса към реда.
Той съществува в първото измерение на линия, която е сбор от безкрайно количество точки. Точковият атрактор води към една дейност или го отблъсква от друга, подобно положителния или отрицателния полюс на електромагнитната енергия.
Не знаем как ще се държи всяка частица от водата във вана с играещо вътре дете, но със сигурност знаем, че, ако пуснем водата да изтича, ще се стреми към точката на отвора на дъното.

Съществува понякога точка между привличането и отблъскването, точка-седло (инфлексна точка), в която енергиите са в баланс, преди една от силите да стане по-голяма от другата.
С изключение на тези редки примери на инфлексна точка, това е "черно-бял, "добър-лош", целенасочен атрактор.

ЦИКЛИЧЕН АТРАКТОР (граничен цикъл):

Следващият тип атрактор е граничния цикъл, който има вид на затворена крива линия.
Пример за такъв атрактор е махалото, на което не влияе силата на триене.
Друг пример е биенето на сърцето.
Честотата на биене може да намалява или нараства, но тя винаги се стреми към своя атрактор, своята затворена крива.

Цикличния атрактор изразява стремежа към циклично поведение (цикъла от сън и бодърстване, например), подобно на магнитен кръг, отначало привличайки, после отблъсквайки се, след това привличайки се отново.
Той съществува във второто измерение на равнина, сбор от безкрайно количество линии.

С цикличен атрактор се характеризира пазара, където цената се движи нагоре или надолу в определен диапазон в течение на някакъв период време.
Например, високите борсови цени на зърно есента на тази година предизвикват увеличение на посевните площи следващата пролет, което, на свой ред, води до увеличаване на реколтата зърно и понижаване на цените в следващата година. След това фермерите намаляват посевните площи и т. н.

Този атрактор е по-сложен от точковия атрактор и представлява основна структура за по-сложно поведение на елементите от една система.

ТОРОИДАЛЕН АТРАКТОР:

Тороидалния атрактор представлява сложна циркуляция, която се повтаря, докато се ДВИЖИ НАПРЕД.

Съществува в третото измерение, в система, която се състои от безкраен брой плоскости.
В сравнение с цикличния и точковия атрактор, атрактора тор въвежда по-голяма степен безпорядъчност.
Но за разлика от странния атрактор, прогнози все още могат да се правят, образецът е фиксиран и краен.

Графично изглежда като геврек, автомобилна гума (тор).

Той образува спираловидни кръгове на ред различни плоскости и понякога се връща в същата точка, от която е тръгнал, завършвайки пълен оборот.
Неговата основна характеристика е повтарящото се действие.

Този атрактор пресъздава нещо като хомеостаза.

От всичко гореказано следва, че точковия атрактор може да се представи във вид на едномерна линия, цикличния атрактор като множество линии (необезателно прави) в двумерната плоскост, тороидалният атрактор са множество линии в тримерното пространство.

Странен Атрактор

Първият странен атрактор е атракторът на Лоренц.
Хаосът в атмосферата е един от първите обекти на съвременната теория на хаоса, защото самият Едуард Лоренц е бил метеоролог.

Неговият труд от 1963г. за детерминирано непериодично течение (Edward Lorenz, "Deterministic non-periodic flow", Journal of atmospheric sciences, 20, 130-41) се приема от мнозина за полагащ началото на теорията на хаоса.
В него Лоренц опростява поведението на газообразна система от три нелинейни диференциални уравнения:

dx / dt = a (y - x)
dy / dt = x (b - z) - y
dz / dt = xy - c z

Атракторът на Лоренц, представя поведението на газ, в което и да е дадено време. Състояние в даден момент зависи от състоянието му в момента, предшестващ дадения.

Ако началните данни се изменят дори с нищожно малки величини, да кажем, съизмерими с колебанията на числото на Авогадро (от порядъка на 10-24), проверката на състоянието на атрактора ще покаже абсолютно различни стойности.

Причината е, че малките разлики се увеличават в резултат на рекурсията.
Въпреки това обаче, графиката на атрактора ще изглежда достатъчно сходна.

Двете системи ще имат абсолютно различни значения във всеки даден момент от време, но графиката на атрактора ще остане същата, т.е. тя изразява общото поведение на системата.

Обяснението за неравномерното преместване на газа лежи на молекулярно ниво - все пак движението на атомите и молекулите във флуидите си е хаотично.

Молекулярните взаимодействия са много слаби, но те предизвикват случайните флуктуации, които водят до непредвидимите последствия.

Най-важната характеристика на странния атрактор е чувствителността му към началните условия ("ефекта на пеперудата").
И най-малкото отклонение от началните условия може да доведе до огромни различия в резултата.

"Ефектът на пеперудата" гласи:
"Когато в дъждовните гори на Амазония една пеперуда размаха крилца - тя предизвиква ураган в Мексико". Дали наистина можем да разчитаме на пеперудите?
Какво прави пеперудата? Измества една точка във фазовото пространство, което представя метеорологичното време. Да допуснем, че тази точка лежи на един макар и много сложен и многомерен атрактор - малък размах на пеперудата може да отдели точка от атрактора само за много кратко време, след което бързо се връща на същия атрактор в да кажем, близка, съседна точка B.

Траекторията на отклонение A и B е експоненциална, но тъй като лежат на един атрактор, те генерират подобно поведение във времето.
Пеперудите сами не предизвикват ураганите (причините за тях са по-глобални), но могат да повлияят "леко" на това, кога точно ще се случат.

Характерно за нелинейните системи е това, че те имат различни атрактори.

Когато има повече от един атрактор, основният въпрос е:
„в кой от тези атрактори ще завърши системата?”

Всички термодинамични системи имат един точков атрактор - ентропията.
Всеки атрактор има басейн на привличане, който е обкръжаващата го област, пространството, което управлява, така че всички траектории, започващи в тази област, завършват в този атрактор.

Басейните, принадлежащи на различните атрактори, се разделят от тясна граница, която може да има много непостоянна форма. За начални позиции, близки до границата, е много трудно да се определи към кой атрактор ще бъдат привлечени.
Малки колебания могат да тласнат системата в един или друг басейн, и следователно, към един или друг атрактор.

Появата на такава граница, разделяща два атрактора, се нарича бифуркация.

Близката до границата система се държи хаотично, а в басейна нейното движение е предсказуемо - към атрактора.

Фрактал

Фракталът е свързан с хаоса така, както резултатът с процеса.

Природните фрактали се получават в резултат на някакво итеративно развитие, на генезис в неравновесни дисипативни среди, т.е. среди със загуба на енергия.
Естественият подбор води към определен вид като атрактор.

ТОВА СА ЕФЕКТИ НА САМОРЕГУЛАЦИЯТА.
Чувствителността на тези процеси към стартовите условия и към средата води до невъзможността за детайлно предсказване, винаги има място, макар незначително, на несходство на кристалите, организмите, обществените формации и други резултати на взаимодействие на частиците.

Но и сам динамичният хаос като процес може да има фрактален произход.

Басейните на привличане на много атрактори, както странни, така и обикновени, имат фрактална структура.
Фрактални са не само границите на басейните.
Фрактално преплетени могат да бъдат и самите басейни - те могат да са многослойно, фрактално разбъркани помежду си, могат да бъдат мултифрактали.
И най-малкият дрейф на параметрите на системата довеждат текущото състояние от една област в друга, което води до хаотичност и непредсказуемост на по-нататъшното поведение.
Мащабната инвариантност на фрактала не позволява да го измерим и локализираме в пространството.

Същите свойства са присъщи на атрактора, което го определя като фрактал.

Раждането… възраждането на фракталната геометрия става благодарение на Манделброт.
През 1982г. той публикува "Фракталната геометрия на природата".
Книгата предизвиква фурор в научните среди.

Тя обединява в единна система резултати на Кантор, Поанкаре, Фату, Жулиа, Хаусдорф, Пеано от периода 1875-1925г.

Така между неконтролируемия хаос и строгият ред на Евклид вече има нова зона -
тази на ФРАКТАЛНИЯ РЕД. /еволюция – бележката е моя/

...

Обекти, които днес се наричат фрактали, са открити и изследвани дълго преди появата на самата дума.

През 1872 Карл Вайерщрас открива пример за функция с неинтуитивното свойство да е непрекъсната навсякъде без да е диференцируема никъде (Функция на Вайерщрас). Графиката на тази функция в наши дни би била наречена фрактал.

1883 г. , Георг Кантор дава примери за подмножества на реалната права с необичайни свойства. Тези канторови множества (Прах на Кантор) също днес се определят като фрактали.

Опитвайки се да разберат обекти, подобни на канторовите множества, математици като Константин Каратеодори и Феликс Хаусдорф обобщават интутивната идея за размерност като вклюват и не цели стойности.

Итеративни функции в комплексната равнина са изследвани в края на 19 и началото на 20 век от Анри Поанкаре, Феликс Клайн, Пиер Фату и Гастон Жюлиа.

Без помощта на съвременната компютърна графика, обаче, те не са имали възможността да визулизират откритите от тях обекти.

През 1904 Хелге фон Кох, недоволен от твърде абстрактната и аналитична дефиниция на Вайерщрас, дава по-геометрично определение на подобна функция, която днес се нарича снежинка на Кох.

Идеята за самоподобни криви е доразвита от Пол Пиер Леви.
През 1938 той публикува Равнинни или пространствени криви и повърхнини, състоящи се от части, подобни на цялото, където описва две фрактални криви — C-крива на Леви и драконова крива на Леви.

Луис Фрай Ричардсън е пацифист и математик, изучавал причините за войната между две страни. Той търси зависимостта между размера на общата им граница и вероятността за влизане във война.
За целта изследва как се изменя получената дължина на границата при промяна на единицата за измерване.

Той публикува емпирична статистика, цитирана по-късно от Манделброт. Днес това са част от началото на съвременните изследвания на фракталите.

През 1960-те Беноа Манделброт започва да изследва самоподобността в публикации като - "Колко дълго е крайбрежието на Британия?"
Статистическа самоподобност и дробна размерност. Приемайки силно визуален подход, Манделброт установява връзките между клонове на математиката, несвързвани дотогава.
През 1975 той въвежда думата фрактал, за да опише самоподобните обекти, които нямат ясна размерност.

Ако крайбрежието на Британия се измерва с единица мярка 200-километрова отсечка, като двата края на отсечката едновременно опират в брега. След това отсечката се намалява наполовина и процесът на измерване се повтаря, а след това се намалява на една четвърт от първоначалната. Колкото по-малка е отсечката, толкова по-голям е крайният резултат. Може да се предположи, че тези стойности ще клонят към някакво крайно число, което ще е „реалната“ дължина на крайбрежието, но Ричардсън доказва, че всъщност измерванията на дължината на бреговата линия клонят към безкрайност.

Днес това са част от началото на съвременните изследвания на фракталите.

Беноа Манделбро (роден в Полша, но учил и живял като във Франция, така и в САЩ) обобщава множествата на Жюлиа, работейки в компютърните лаборатории на IBM пръв
- визуализира тези множества,
- открива тъй нареченото множество на Манделбро, познато още като Божия отпечатък;
- и не на последно място открива широко приложение на фракталната геометрия.

Интересно е за гения Манделбро, че до 3-4 клас не е знаел таблицата за умножение, по късно у него се събужда огромен интерес към математиката, и то не към класическата толкова, колкото към тази, която описва сложни и неправилни природни форми, която по-късно се оформя като така наречената фрактална геометрия. Всъщност той дава нейното начало. Манделбро споделя, че с лекота може да вижда какви форми стоят зад сложни алгебрични изрази (което му дава огромно предимство в работата).

Прилагането на компютърна визуализация към фракталната геометрия дава силен визуален аргумент за връзките на фракталната геометрия с далеч по-широки области на математиката и науката, отколкото се е смятало преди това, особено в областта на нелинейната динамика, теорията на хаоса и комплексните системи.
Пример за това е нютоновият фрактал - изобразяване на харакстеристики на решението по метода на Нютон като фрактал, което показва как границите между различните решения са фрактали, а самите решения са странни атрактори.

Фракталната геометрия се използва и при компресиране на данни и моделиране на сложни органични и геоложки системи.

...

Фрактална музика - себеподобие и усещане за безкрайност
Фрактали и музика
Фрактална музика

...

следва продължение:
Раждането на ТОПОЛОГИЯТА и значението й за съвременната математика.
Хилбъртовите проблеми - история на решените и история на тези, които остават нерешени.
Развитие на идеите в съвременната математика до наши дни.

...

Аааа,
гледайте, ако искате и това филмче от поредицата забавни филмчета на Морган Фрийман
"Има ли паралелна вселена - 1? "

"Има ли паралелна вселена - 2? "

/добре, че не се омъжих за физик, въпреки, че много ме привличат :))))), не съм за мъж с такова въображение :) /

...

Метафизично

2011-12-17T09:40:00.017+02:00

...

фотография: Николай Ненов

слънцето, водата, вятърът и пръстта –
само те притежават телата ни,
взети назаем от тях.

докато сипя щедро подправки върху голите блюда на възможностите,
докато мъчно навличам усмивката на ваза, до която лежат непоставени цветя,
докато със солено лице греба алчно сухия, изплъзващ се пясък на времето
се уча да свиквам,
че ръцете ми остават празни…

нима сме само съдове за вода
изплетени от паяжините на копнежи?
нима сме просто капани за мигове
крехки колкото пепелта на горяща цигара?
щом
вибрираме…
цветно пулсираме
тихо и шумно…
музицираме
пием жадно трептения
преливаме
в образи и движения
животворно
блещукаме
пламваме
изригваме
греем
избухваме
губим се
отзвучаваме
изгаряме
после възкръсваме
от пепелта
в дисонанс…
в унисон…
в оркестри…
звънтим
кръговратно
в спирална мелодия -
захапала опашката си
все същата
и винаги нова
не купа,
а струнна симфония -
"ти СЪМ - аз СМЕ".

ние СА сътворци
свързващи, съюздаващи
вечността
ЕДИННОТО ЦЯЛО сътворило...
творящо – сътворяващото
"това което е”

п.с.

Не бих си позволила да нарека тази си импресия ревю на "Физика на тъгата" - Георги Господинов , но е прекрасен повод да ви спомена за съществуването на този шедьовър, който препоръчвам горещо.

...

благодаря на Георги за това, че ми подаде някои ноти

...

Dream on

2011-12-13T23:13:00.006+02:00

...

фотография: Николай Ненов

лунен загар на студеното ти лице
не ми казвай...
солта в косата ти е от някакво сънувано море
устните ти са напукани от вятъра на някой кошмар
мракът влиза безшумно както винаги
нерешителен
тъжен
с неизменното огънче на луната върху тънката си цигара
усмихва се:
- да бъдем сантиментални, а

кимвам…

нощта се е сгушила помежду ни и търси ръцете ни

уморени ли сме?

...

...

Малко за разпускане :)

2011-12-08T16:48:00.010+02:00

...

В случай, че има още някой, който не е попаднал на тази забава , ви я представям.

Ето и първоизточника : "Мозъчни илюзии"

Мислех... да го направя преди да започна поредицата с постове за мозъка, но не мога да трая до тогава :)

Това филмче осветлява до някъде феномена илюзии:

Иначе...
Поздравявам всички морски като Скай, Ел, Ирония , Точето, Ondin, Frogi, Ностро , както и онези, чиито морски произход ми е дълбоко неизвестен, за което ще им благодаря да ми съобщят, че да ги включа в списъка :)
/на студентския празник ми е морско настроението, за това/

...

Емоциално за шистовия газ

2011-12-03T21:37:00.015+02:00

...

Както вече съм показала, съм емоционална, поради което да го крия ще е загуба на нервите ми, за лудо, дет' се вика.
На всичкото отгоре съм аполитична, а и болезнено социална, та нямам никакво законно право да се изказвам подготвена по въпроси, от които зависи живота и бита на толкова много хора, така че на мнението ми да се погледне с уважение.

Вярвам (си), че там където са намесени много, ама много пари - големите пари, истината знае и печели казиното, а не тия, дето го духат по ротативките, нито тия дето плащат данъците.

Защо ли? И до кога?

Знам, че балансът е крехко нещо и вероятно химерно, щото все ни се изплъзва.
Животът обаче, се нуждае от баланс, за да съществува, мое мнение, което е НАУЧНО ДОКАЗАНО.

И ако едната везна е ковната от скала - пачка (власт), за да си тежи на интереса,
на другата везна - редовият човецец, за да си потърси равновесието, не за друго, а за да (си) (за)пази живота, често му се налага да противовесничи с неконструктивно, крайно емоционално поведение (революционно хаотично), етикирано като девиантно и деструктивно.

Ей за това съм аполитична.
Не понасям (безсмислените) разрушения. Не понасям мастурбационния човешки Егоцентризъм. Не понасям анархизма във всичките му форми...

Обожавам невъобразимо прекрасната природа на Земята, в това число и човешката, носещи неподозирано съзидателен и чудотворен потенциал за животворене.
Вярвам, силно вярвам в това.

Кому е нужно, техническият прогрес да става за сметка на смъртоносен, разрушаващ био-единството регрес?
На мен не... Но на тези, дето си търсят и си пазят пачката, може и да им рипа под лъжичката... Що да не им мине номера, ако им мине? А?

Можем... не просто вярвам, има достатъчно доказателства, че е способен ЧОВЕКЪТ да използва технологиите природозапазващо и системносъобразно. Без да продължи да самоизяжда планетата ни и без да я убива.
Но за това е нужно и политическа ВОЛЯ, не само икономическа.

До кога ще решава човечеството проблемите си чрез войни и революции, по футболно запалянковски, незряло и БЕЗОТГОВОРНО към последствията от действията си?
И не ми казвайте, че не зависило от всеки... От кого зависи тогава, ако не от мен, от теб... от нас... от вас?

Знаех си, че няма да успея да кажа нищо съществено, но мога да не замълча.

Споделям позицията на тези двама ЧОВЕЦИ, които са подходили далеч не толкова нерационално и емоционално като мен към проблема

Тишо : "Информирано за шистовия газ"
Мирослав: "Шистов газ" Iч.; "Шистов газ" IIч.

Ето още информация, която ме заля във фейса по въпроса.

И да е истината по средата... като дете се надявам и двете везни(страни), докато я измерват да мислят за баланса, на иначе толкова крехкия ни живот, че... след като ми се случи и това да видят очите ми... Dolphin slaughter in Denmark
трудно намирам основателни... РАЦИОНАЛНИ, не само емоционални причини да обичам "ВИСШЕТО" СЪЩЕСТВО - ЧОВЕКА.

...

Тази реч може и да е сълзлива, пресилено емоционална... патетична... Дали? Дали пък не станахме прекалено безчувствени, от страх да не ни вземат за излишно емоционални, с което за нерационални? Как можем да взимаме решения за живота си, за живота ни, за живота на планетата ни, без да сме емоционално ангажирани?

Щураците от СЪПРОТИВАТА са в противовес на тежестта от "другата страна".
Баланс не се постига без колебания, но и големите амплитуди лесно нарушават равновесието.
И как може да има рационално основание за съществуването на другата - НЕЧОВЕШКАТА, ЖИВОТОУБИВАЩАТА СТРАНА?
Нищо, ама нищо не разбирам и все по-неясно ми става...
Оставете това, ама и желанието ми да подхождам с разбиране... е на изчерпване.

Вярвам, че имаме сили и мъдрост да опазим природата на земята, с което и ЧОВЕШКОТО СЪЩЕСТВО КАТО ВИД.

...

Всеки сам избира позицията си и това не е безпоследствено.

...

Процедурно съобщение

2011-11-23T11:14:00.023+02:00

...

Поздравявам всичките си читатели с тези концертни парчета на баба Тина ... скийте мацката на 72 г. к'во прай!
Е как да не заобичам и човека?! :)))))))))

/на тези, които обичат да търсят под вола ми, теле, ще кажа, че не съм подбирала парчетата по текстове! Няма никакви скрити послания! Не можех да ви изтипосам целия концерт :)/

Иначе, искам да успокоя по-разтревожените за мен фенове, че нищо, ама нищо необичайно не ми се случва. Откакто се помня, чета поне 5 книги едновременно, всяка от които придружена с поне един специализиран научен справочник /учебник/.
Всичките ми близки знаят това, т.е не е никаква обществена тайна и въпреки това си ме обичат, такава - каквато съм. Имам много по-лоши черти от характера. Най-вече не страдам от никакви натрапливи мисли, т.е не мога, и да искам не мога да мисля само за едно единствено нещо. Mисля за всичко, та всичко ми се струва важно. Обичам се... за сега съм в добри отношения със себе си, но гледам да не прекалявам и да си намирам да обичам и нещо повече от себе си.

Знам, че за тези, които не ме познават е объркващо "изведнъж" от стихчета и курови разказчета да превключа на математика и физика, за което много им се извинявам, но ми писва дълго време - едно и също . Обичам и да си разнообразявам.

Искам да помоля всички, на които постовете ми за математиката и физиката разпалват необуздано въображението, да се въздържат да ме митологизират, както и ако нещо не са разбрали от твърденията ми; за мен или за "медийното ми поведение"... да ме попитат. Много е просто... попитайте ме! Ако мога и желая, ще отговоря, ако не мога... ще си кажа...
Но да ми слагате думи в устата и то пред очите ми, дет' се вика... се не трае! :))))))
Това си е равностойно на клевета и мога да си потърся правата. :)
Поне преживе недейте... че после... като си ида, няма да имам контрол над ситуацията. Не че сега имам... ама поне мога да се възпротивявам открито на "натиска" на желаещи да ме (псевдо)анализират и "да се гаврят с думите ми".

В тази връзка искам публично да заявя:
Никога, ама никога не съм твърдяла, че човекът е машина, както и че машината е човек. Още повече да съм доказвала подобно нещо!
/Дарвин никога не е казвал, че човекът е маймуна и че маймуната е човек, но сигурно поне веднъж на ден се намира някой да му се присмее или да го напсува за това, мислейки си, че това е смисълът на еволюционната теория на видовете. /

И не само, но на места твърдях, че всички панирани и параноично настроени по този въпрос хора, могат да се успокоят, защото СПОРЕД МЕН /това си е мое мнение и въобще не е научно доказано :)/,
е 100% сигурно, че машината не може да стане човек, макар и да има потенциала да замени голяма част от човешката дейност. /Виж, човекът може и да може да се машинизира, ако съвсем си изгуби акъла :))))))), но това въобще не означава, че може да стане машина/
В хода на постовете ми, може и да се намерят хора, които да ми повярват.
Може и да не се намерят.
В това, че съвременните компютри и технологии имат прилика с човешката нервна система и с човешкия мозък, няма нищо магично, неестествено или плашещо само по себе си.. Нали човекът ги е правил, за да му служат (конкретно на него) и за това ги стъкмява по "свой образ и подобие". Не машините и технологиите са опасни, а начинът по който хората ги използват и съмнителните, системно - несъобразени цели, с които се създават.
За вбъдеще е твърде вероятно компютро-строенето да се стреми все повече да имитира "човешката нервна система и мозък", както създаването на високите технологии ще се стреми да ползва невъобразимо прекрасните модели на природните "технологични" приспособления, които наблюдаваме в растенията и животните, изваяни от милионните години еволюция. Изумителни са... много, ама много са подходящи за модел, ако ще си правиш машина. :)

Съвременните технологии все повече са вдъхновени от Природата.
И процесът ще набира скорост, ако е по посока човекът да спре да замърсява и унищожава природата... земята, че и да открие начини да започне да я почиства и възстановява от тежките , изглеждащи невъзвратими повреди , които е нанесъл поради СИСТЕМНАТА СИ СЛЕПОТА. Наложително е, ако искаме да запазим вида си, да съвместим технологиите с природата и със себе си /така че да са невредящи, а по-скоро полезни на тялото и психиката ни/, а не да ги отричаме.
Няма как да бъде спрян техническия прогрес, но може да започнем ОТГОВОРНО да го управляваме.

Не желая да говоря повече по този въпрос, защото нямам нерви да изтърпя дивотията на дебата. Но на вас не ви преча да си говорите. Само не се позовавайте на думи, които не съм изричала.

Верно е , че съм съмнително човеколюбива... но как би могъл да се отнася един зеленчук, какъвто съм аз, към по-по и най-висшите от него същества, освен с уважение? За това обичам и човека... продължавам да го обичам, въпреки, че животните и растенията по-са ми на сърцето. То не може във всичко и всички да съм лудо влюбена... пък и си търпя и тези дето не са ми първа любов.
Но по един въпрос, много се паля :)))))))
Това, че човекът е непредвидимо същество, въобще не го прави автоматично привилегирован да трепе животни и растения, само защото въобще не разбира целта на функционирането им, сложността на устройството им, както и СЪВЪРШЕННАТА ИМ СПОСОБНОСТ да еволюират системозапазващо и системосъобразно.

Това, че растенията и животните са поведенчески по-предвидими от човека, не ги прави нисши същества, а само по-системно адаптирани и отдадени на хомеостатичното БИО - единство - планетата земя.
Имаме голям късмет, че нямат свободен избор като нас и служат безропотно на системните закони на цялото.
Щото щяхме да се видим в чудо, ако някой хубав, иначе слънчев ден, вземат, че НЕПРЕДВИДИМО се събудят със задника нагоре, напр. растенията и си кажат, ебали сме им амайката на тия дето се мислят за по-по-най, ей сега ще им видим сметката и ще спрем да фотосинтезираме, да разберат те най-накрая, кой командва парада :)))))) Не е смешно обаче, никак не е смешно.
Човекът има свободен избор да се ДЪРЖИ СИСТЕМНО НЕПРЕДВИДИМО, но трябва да разбере, че ЗА ДА ГО ПОЛЗВА, така че да не се прецака и да спре да прецаква системата, от която е важен елемент, трябва да ОТГОВАРЯ ЗА ИЗБОРА СИ. Трябва да бъде СИСТЕМНО ОТГОВОРЕН, когато дръзва да извършва (НАД)СИСТЕМНИ промени.

Така или иначе, висшите хора няма да имат скоро какво да дишат, какво да пият и какво да ядат и ще си мрат, а на Марс, доколкото знам е голямо дърво, че... не змам къде им е висшия акъл. Най вероятно в облаците, но НЕ и на земята. Нямам нищо против, ако и да сте Богове, извънземни, вечноживи, безсмъртни... деволюирали същества и каквито си се усещате и наричате...
но да идвате за кратко на земята /за средно 60-70 г./ само за да я изшибате без вазелин, докато не умре от разкъсвания и да бегате... не е пичовско, ако и да е висше /така и не разбрах, що е то висше и нисше/

Колко по-ведро да го давам?
:)))))))))))))

...

п.с.

Забравих да спомена, че може... ДА, МОЖЕ... ДА МИ СЕ СТЪПИ НА ВРАТА и то много, ама много лесно!
За това ще ви помоля да не опитвате, ей така за спорта, че ми се ошипи тила, дет' се вика и главата ме заболя да ми стои наведена. А ми е една единствена, че ми трябва... за вас не знам... по-висшите човеци може и да сте многоглави.

И за да не става излишно емоционално в блога ми, ще продължа с образователните постове и ще спра да споделям ПСЕВДОНАУЧНИТЕ си мисли, свързани с тях.
Пък нека ви се струва сухичко и студеничко!

...

Страх, не страх... не мога да спя ако не си го доизрека...

2011-11-19T17:01:00.016+02:00

...

Моля ви, преди да хвърлите камък... помислете.

...

Ето я нашата Вселена

Прочетете моля ви коментарите тук, за да не повтарям и излишно да трупам съдържание.

ОБОБЩЕНИЕ. МОИ СИ ХРУМКИ.

/наметах ги, даже не съм ги редактирала... бръмна ми главата... като мине време и си почина малко ще ги преработвам/

НЯКОИ БЕЛЕЖКИ СВЪРЗАНИ С МОРАЛАНАТА СТРАНА НА ТВЪРДЕНИЕТО МИ:

ОБМЕНЪТ НА ИНФОРМАЦИЯ ИМА „ЖИЗНЕНОВАЖНО” ЗНАЧЕНИЕ ЗА ВСЕЛЕНАТА .

ЧРЕЗ ГЛОБАЛНАТА ВСЕЛЕНСКА ИС
се поддържа организацията и хомеостазата на вселената.
Вероятно материята и антиматерията могат да бъдат асоциирани /да се направи аналогия/ с положителната и отрицателната обратна връзка, поддържащи вселенската хомеостаза /”постоянството и еволюцията на вътрешната вселенска среда”/.

Енергията, която ни е позната, изразена чрез четирите основни сили и материята /всчики елементарни частици, както и по-сложните системи на следмолекулно ниво/ са в постоянно взаимодействие, преминавайки една в друга, смесвайки се в различни съотношение ЗА ДА ПРЕНАСЯТ ИНФОРМАЦИЯ, за да ОПОСРЕДСТВАТ "ИНФОРМАЦИОННОТО КРЪВООБРАЩЕНИЕ” НА ВСЕЛЕНАТА, както и го ПРАВЯТ „ИНСТРУКТИРАНИ” от ОПРЕДЕЛЕНИ ИНФОРМАЦИОННИ ПРОЦЕСИ.

Но какво е информацията?

Ние не знаем и какво е така наречената „тъмна” енергия.
Наречена е „тъмна”, не защото е демонична или „зла” или „страшна”, а защото им е НЕЯСНА, тъмна им е на УЧЕНИТЕ. Знаем само, че „тъмната” енергия е ДРУГ вид енергия, както и че има обемно превъзходство във ВСЕЛЕНСКОТО ЦЯЛО(тяло, система) спрямо АТОМИТЕ/материята/, антиматерията и енергията.

Знаем, че се търси Хигс-бозонът. Според мен, Хигс-бозонът трябва да е нещо като НЕОРГАНИЧНОТО ДНК, т.е да е тази част от ИС, която отговаря за базисното „кодиране” /програмиране/ на строежа на материалната вселена и същевременно да играе ролята на проводник на информация. Кварките са енергиййни по природа, т.е е логично да предположим , че другия вид енергия - Хигс-бозонът- информацията, кодира познатата ни вече енергия, като й казва каква способност трябва да има материята, която ще изгражда, която трябва да „енергизира”, да „направи”, да „изтъче” от квантовия бульон разполагащ с нужните „букви”, „знаци” „частици”, „брани”;
и енергията „тъче” точно тази материя, която ще изпълнява определените от информациооната система функции НЕОБХОДИМИ ЗА ФУНКЦИОНИРАНЕТО НА НАДСИСТЕМАТА, която вече е едно цяло между материя, енергия и информация като Вселената.

На градивно ниво свръзаността /тъканната единица” между информационна единица, енергийна и материална може да се обобщи системно в брана – фрактал.
Които брани изграждат тъканта на вселената, но и различните ИНФОРМАТИВНИ ОБОСОБЯВАНИЯ между тях, конструират ВСЕЛЕНСКАТА ИНФОРМАЦИОННА МРЕЖА.

Нищо не е „кухо” или „празно” във вселената, нито в атома. На нас така ни изглежда, защото още не сме конструирали уреди, които да „засекат” уловят тази друга енергия – ИНФОРМАЦИОННА МРЕЖА, информационната мрежа от връзки, които държат в ЦЯЛО всичко във вселената… и не само, но имам предположение, че има различни нива (природи) информационни системи, поради различните им функции и че ИМА „ВИСШЕ” „ИНТЕЛИГЕНТНО” НИВО, което може да „ПРОМЕНЯ/следи и контролира, както и координира по „творчески начин” КОДИРАНАТА ИНАЧЕ ОТ МИЛЯРДИТЕ ГОДИНИ ИНФОРМАЦИОННА БАЗА НО ПО ЕВОЛЮЦИООНЕН ПЪТ” / трудно е за разбиране от човешки представи, защото е несъизмеримо с нищо човешко/ .

На ниво молекула тези „ВРЪЗКИ” вече са видими, защото изграждат стабилни СЪЕДИНЕНИЯ – затворени вериги – СИСТЕМА – от атоми, свързани по ТОЧНО ОПРЕДЕЛЕН НАЧИН, ЧРЕЗ ХИМИЧНИ ВРЪЗКИ /аналогично на кабели – проводници/.

Предполагам, че във вселената има зони на СВРЪХПРОВОДИМОСТ, в които информацията Е В ЧИСТО СЪСТОЯНИЕ, БЕЗ ДА Е ОБВЪРЗАНА С МАТЕРИЯТА.

Имам предположение, че Вселената се разширява, защото ИНФОРМАЦИЯТА ("информационната енергия" - мое си понятие) нараства, така както нарастването на "обработката на информация" е уголемило еволюцията на мозъка до човешкият мозък.
/тук съм подбрала най-сакатият начин да изразя идеята си, но когато детайлизирам с постове по биология изказването ми ще получи необходимите разяснения и тогава ще го подменя с линк/

Вселената като цяло не е жива в органичния смисъл, но еволюира и може системната й единност да бъде сравнена с понятието организъм, въпреки че това престъпно опростяване трябва да се възприема по-скоро интуитивно и в никакъв случай буквално.
Считам, че има достатъчно основания от гледна точка на новите научни открития да бъдат преосмислени и предефинирани понятията „ЖИВОТ” и „ЕВОЛЮЦИЯ”.

ИНФОРМАЦИЯТА - комуникацията
/ тук това понятие, което използвам трябва да бъде приемано много общо и интуитивно, както е общо понятието енергия./... по природа е ВЛИЯЕЩА = въздействаща = манипулативна.
Не всяка информация е "кодираща", т.е задаваща(определяща) инструкциите за работа/мислене, обработване и реагиране/, но всяка информация би трябвало да предизвиква "положителна", "отрицателна" или 0 - неутрална реакция, независимо от това, дали елементите между които се разменя са с органичен или с неорганичен произход.

/Система е множеството от обекти и ВРЪЗКИТЕ между тях, които се разглеждат като единно цяло. Една (с)ВРЪЗКА може да свързва два или повече обекта. Всяка връзка е ИНФОРМАЦИОННА , МАТЕРИАЛНА и ЕНЕРГИЙНА едновременно. Вероятно е да има различни съотношения между трите основни величини, така като съм убедена, че съществува „чисто” състояние на информацията във абсолютния вакум и вероятно има вторични нива на информационната система, които търпят известен капацитет от „информационен баласт”, който определени системни механизми могат да рециклират, така, че "замърсяващите боклуци" да се почистват и използват за нови, градивни цели.
Вероятно съвкупността от връзките определя структурата на системата.

Могат ли материята и енергията да взаимодействат без информация?
Даже бих казала, че те са в непрекъснато циркулярно взаимодействие именно, за да ОПОСРЕДСТВАТ циркулирането на информацията, което пък на свой ред е нужно, за да успява на всички нива да поддържа ЦЯЛОТО, която "дейност" за човека Е МНОГО, АМА НЕМИСЛИМО СЛОЖНО НЕЩО, но за „Вселената” е ежесекундие.

Мисля, че човекът никога няма да може да контролира насочено според собствените си желания/ природните - Вселенските изконни закони и механизми, макар и в един момент да успее да поразбере "нещичко" за тях или откъслечно да може да "прави някой фокус", защото докато ЧОВЕКЪТ порасне и разбере, че е много важен елемент от ВСЕЛЕНСКАТА информационна система, както / напр. както един неврон е важен за човешкият организъм/ ще използва знанието си за ОБСЛУЖВАЩИ ЕГОТО МУ ЦЕЛИ, които обаче може да са в крещящо противоречие със СИСТЕМНИТЕ ВСЕЛЕНСКИ ЗАКОНИ.

От друга страна, съм убедена, че тази ВСЕЛЕНСКА „черна кутия информация", я има във всеки от нас /някои са я кръщавали душа/ и несъзнателно ние й се "подчиняваме", но както и невроните могат, така и ние можем да я "надграждаме", обогатяваме и променяме, за да ЕВОЛЮИРА ВСЕЛЕНАТА (за да еволюираме заедно с Цялото - "Това Което Е").

И понеже съзнанието на човек, му дава "правото на свободен избор" т.е да нарушава и природни закони, за това природата е "измислила" ДНК, като "пакет" адаптации и регулаторни механизми, които да подсигуряват "базата" ни оцеляване, така че то поне в основи да не може да бъде разрушено от безотговорността на човека.
Защото човекът опитвайки да разбере себе си и околния си свят, може да действа и съзнателно, но и без да съзнава последствията и силата на своите действия, тъй като е "сляп" в системен смисъл, а от горе на всичко ЕГОТО му е така изопачено надуто, поради факта, че си мисли, че е единственото интелигентно същество във вселената, което има способността и възможността да "променя" средата си… Вселената.

Все повече хора виждам се събуждат за отговорно отношение към земята, вселената и своите действия.
И това ме радва.
Има "неписан морален информационен" бум и то без да има "религия" и "политика", които да го инциират.

Сякаш все повече хора се появяват с еволюирало съзнание и се отнасят отговорно и със страхопочитание към природните закони, ЧОВЕЩИНАТА, себе си и другите.
Но е пълно и с (на)опити от властта си хора, които използват " силата на знанието" с ниски Егоцентрични цели.
Не си мисля, че това е глобално опасно. Винаги ще ги има.
Но винаги трябва да има и бдящи "координатори", които открито да се противопоставят и да изобличават злонамерените въздействия.
От ДЕБАТА/БОРБАТА между двете сили се разбуждат човешките мозъци масово и това е полезен процес, покачващ общото ниво на съзнателност, същността на еволюирането ни като човешки същества.

От системна гледна точка, според мен ИС –ми, имат предназначението да "инструктират, бдят и координират /с + и - = баланс, да балансират постоянното движение на материя и енергия, както и преминаването и смесването им едно в друго. Това е специфика на устройството и качеството на информацията. Не знам дали информацията е така наречената " ТЪМНА ЕНЕРГИЯ", защото не мога да намеря ни един физик, който да ми каже нещо повече за това, от което и аз зная.

Знам само, че ако не НАМЕСТИМ ИНФОРМАЦИЯТА НА ВСИЧКИ НИВА НА ПОДОБАВАЩОТО Й СЕ МЯСТО, ще наливаме от пусто в празно.

Ние едва за органичното ДНК не знаем повече от минимално.
Това е кодирана информация, чието "разкодиране" е равностойно на това да се превежда от език, който никога не сме чували и нищо не знаем за него. Нещо като да превеждаме египетските йероглифи...

Знае се че ДНК, РНК, некодираща ДНК и още няколко неща, са елементи на ИС , която отговаря за СТРУКТУРАТА, ОРГАНИЗАЦИЯТА и СТАБИЛНОСТТА на
Организмите от една страна, както и на системата от организми- БИОЛОГИЧНОТО единство на земята.

Не може да няма НЕОРГАНИЧЕН еквивалент на ДНК .

В цялата огромна иначе вселена се раждат едни и същи модели на слънчеви системи, небесни тела и космически явления, нищо, че е напълно възможно земята да е единствена по вида си, както и човекът, така както черният дроб напр. е единствен орган със специфична функция в организма /примерът ми въобще не е точен, ама на прима виста го стрелям като мн.далечна аналогия, най-вече защото за себе си съм убедена, че човекът е елемент от ИНТЕЛИГЕНТНАТА вселенска информационна система, а не от базисната/. Един вид има много тясна връзка с "МОЗЪКА" на вселената, а не толкова със структурното изграждане на "клетките от тъканта на (основите) органите на вселената".

Не може да няма "природно" зададена „инструкция” - Информационна НЕорганична Система - от типа на органичната като ДНК, РНК и т,н., която е относително независима от „мозъчната ВСЕЛЕНСКА ДЕЙНОСТ”, която "управлява" базата/основата на космическите природни закони като общо.

Иначе нямаше така закономерно да се появяват - "раждат" , развиват и "умират" /да се разпадат/ толкова милярди години, почти едни и същи явления във вселената, които обаче с ЕВОЛЮЦИЯТА все повече се усложняват и надграждат във все по-сложносъставната система - Вселена./тук мога да съм доста детайлна, но само маркирам с две думи, интуитивно поне да бъде схваната посоката на идеята ми/

Вероятно е да има Вселенска „ИНТЕЛИГЕНТНА” Информ. НЕорганична система и „НЕинтелигентна„ такава.

Така както в човешкия организъм има и хуморална и нервна система за регулация на хомеостазата. Хуморалната е по-старата от еволюционна гледна точка.

В човешката централна нервна система функционалните единици (неврони) получават т. нар. квантови пакети от информация чрез свързващи елементи (синапси).
При пристигането в синапсите на тези „пакети", те произвеждат възбудни или задържащи постсинаптични потенциали, които се обобщават от неврона и или причиняват, или потискат неговото изпразване.

Тази специфична част от нервната дейност, състояща се от появата или непоявата на изпразване на неврона, предава БИНАРНА ДИГИТАЛНА ИНФОРМАЦИЯ / ЦИФРОВО.

Хуморалната система, от друга страна, не се базира на дигитализация на информацията. Тя комуникира чрез освобождаването на дискретни количества специфични вещества в кръвния поток, т.е АНАЛОГОВО.

Аналоговата комуникация е непрекъсваема по природа, за това е много подходящо да се изразява в една постоянна РЕГУЛИРАНА циркулация на пренасяне на информация, чрез кръговратното превръщане на материя в енергия и обратно, както и системното съчетаване помежду им.

Знае се, че вътре в човешкия организъм, нервните и хуморалните видове комуникация, съществуват не само „рамо до рамо", но и че се допълват взаимно и зависят един от друг, често по много сложен начин.
Така трябва да е и във Вселенското системно Цяло/тяло/.

Т.Е Аналог на НЕорганичната ИС /по аналог на ДНК / може да е хуморалната системна регулация на човешкия организъм, само че нещо като Вселенска такава.

Интелигентната пък НЕорганична ИС , би трябвало да е високо - енергийна и да има пряко отношение към еволюцията на Вселената.

Тази Интелигентна НЕорганчина ИС, за която говоря, може да наподоби/само наподоби, не казвам, че могат сляпо да се принасят модели, а че не знам с какво друго близко да го сравня/ нервната система в човека, която се ръководи както от мозъка /на Вселената/, като главен център обработващ информацията и задаващ команди за реакция на „вътрешни” и „външни” промени, така и на множеството неврони, невронни мрежи, сетивни органи и т.н. и т.н.

От системна гледна точка, няма най-важен орган в една система, защото самата специфика на сложното съчетаване на работата и функцията на елементите, които я съставляват, прави всеки елемент от нея достатъчно важен за да може тя да функционира.

И от тази гледна точка може да се каже, че всички ние сме част от „Вселенската Интелигентна ИС”, но не сме единствени и единствено важните елементи от тази система.
Както и не е без значение какви ги вършим в един по-глобален системен план, а не в дребно-човешкия.

Също вярвам, че тук на земята, телата ни са информационните носители на душите ни, чиито „индивидуални информационни сисеми” преминават в други нива ИС. И че вероятно този опит на "душата" в точно тези материални тела е важен и има отношение към обратната връзка, която "ще стигне" до главния център /”процесор”, „мозък”/, поддържащ хомеостазата във вселената.

Ако човекът не си промени рязко поведението на земята, ще прецака планетата и ВИДА си, с това ще унищожи УЖАСНО ДЪЛЪГ ПЕРИОД НА ЕВОЛЮЦИЯ, който "вселенският мозък" е "изтърпял","изчакал", за да се развие човекът САМ /по естествен еволюционен начин/ до това еволюирало същество, чиито представители сме.

Колкото и на някои, „отвратени” от човешката дейност хора, да не им се иска, имам усещането, че трябва да се запази човекът като вид, защото е много важен за Вселената, без това да му дава НАРЦИСТИЧНИ ПРАВА ДА СЕ РАЗПОРЕЖДА (с нея) СПОРЕД ЖЕЛАНИЯТ НА КУРА СИ, вместо да поеме НАЙ-НАКРАЯ ОТГОВОРНОСТТА ЗА СИЛАТА, която притежава и чийто потенциал трябва да развива съобразно Вселенските системни закони.

В това, че трябва да ОПАЗИМ земята и биологичното й единство винаги съм била повече от убедена... от както се помня. За човека до скоро не бях. Не знам колко хора осъзнават факта, че няма как да опазим човека като вид, ако прецакаме земята. Така, че, позицията - човекът си го заслужава, не върши работа на Вселената.
Щом сме оплескали нещата, трябва и да ги оправим.
А хората имат този потенциал да го сторят.

Това, което ме смущава е,
че така вече човечеството е оплело конците, че не е ясно дали ще има способността самὸ да се измъкне от блатото, нищо, че вярвам, че има способност и сила да го направи
И ЧЕ ВСЕ ОЩЕ НЯМА съзнание за ОТГОВОРНОСТТА си като важен за равновесието /ВСЕЛЕНСКАТА И ЗЕМНА ХОМЕОСТАЗА/ елемент от биологичното единство на земята и от вселената едновременно.

Мисля си, че така както ние не можем и не бива да "контролираме"/третираме/ като машини децата си... за да стимулираме невероятният им индивидуален потенциал за собствено развитие и еволюция, те имат собствена воля и избор... така и "Вселената" има граници, в които може "да се меси" чрез своите ИС - ми с цел контролиране, координиране и опазване на развитието на човешкото същество като вид.

И независимо от това, че има Вселенска база, аналогична на органичната ИС -ма / ДНК,РНК и т.н/ която определя до голяма степен резултата от вселенските закони и опазва до голяма степен спазването им, като налага НЕПРЕОДОЛИМИ ЗА ЧОВЕКА ОГРАНИЧЕНИЯ,
има и свободна зона, която зависи от ИНДИВИДУАЛНИТЕ ЧОВЕШКИ решения и позиция действия и противодействия, изразени чрез способността ни за СВОБОДЕН ИЗБОР/СВОБОДНА ВОЛЯ./
Освен /сътворен/ елемент от Вселенската единна система, с определена функция и място в нея, човекът е и СЪТВОРЕЦ на СЪТВОРЯВАЩАТА ВСЕЛЕНА/на сътворяващата й сила, т.е от системна гледна точка всеки елемент е и продукт, и сътворител на системата едновременно.
/тук мога да напиша десертация за аналогичното представяне на тези процеси чрез обменните процеси в човешкия организъм, но няма :)/

В противен случай нямаше да има еволюция, т.е промяна по развитиен /СТРУКТУРИРАЩ/ начин.
Но не всяка промяна е еволюционна по характер. Някои промени водят до дестабилизация, съответно до разрушения, разрушаване на системата.

Вероятно на вселенско ниво правото на "грешки" е доста добре прецизирано, така, че да не се нарушава цялото в големи граници и има голяма амплитуда на търпимост към тези процеси. /показах ви го в поста за хомеостазата/

Но на нашето ЗЕМНО ниво, си мисля, че тази стабилност вече е ОПАСНО РАЗКЛАТЕНА. Чувствително се усеща загубата на баланс, между разрушителната човешка дейност и способността на БИОЛОГИЧНОТО ЕДИНСТВО/СИСТЕМА/ да компенсира тази разрушителност, така, че да опази Земята от непрогнозируеми в размерите си разрушаващи Системното единство процеси.
Просто казано:
Земята умира и това, че и човекът ще загине с нея, защото си го "заслужава" не е безобидно от Вселенска системна гледна точка.

Не съм против технологиите, нито съм против техническият прогрес, тъкмо обратното, считам, че именно ОТГОВОРНОТО сътворяване на технологични начини за справяне с проблемите, които сме предизвикали на земята, е единственият път.
Но се обявявам открито против неприродно съобразените технологии.
ЧОВЕКЪТ ТРЯБВА ДА СЪБУДИ СИСТЕМНОТО СИ СЪЗНАНИЕ, иначе няма да знае какво прави, нищо, че ще си мисли, че знае защо го прави. /добрите намерения сами по себе си не подсигуряват добър резултат/
Вярвам, че Човек притежава интелекта и силата да разработи СЪЗИДАТЕЛНИ, ОПАЗВАЩИ природата и психиката ни технологии.
И много се надявам, че заедно ще успеем да "скочим" на следващото ниво "на играта" и да осъществим еволюирането ни във Вселенско/системно/ осъзнати същества.

...
гледайте поне тези две филмчета, ако не друго:

"От какво сме направени? 1 част";
"От какво сме направени? 2 част";

...
имам още много да говоря по въпроса, но ще ви дам почивка, преди да започна поредицата с физиката.

...