Falowy model ciała elastycznego

Prosty model i eksperymenty pokazują, że układy falowe mają skłonność do formowania (samo-organizowania) w przestrzeni siatkowej struktury, podobnej do struktury obiektu fizycznego.

Do owej samo-organizacji i połączeń pomiędzy źródłami wymagany jest sprężysty ośrodek falowy, jak również oscylujące źródła i występowanie pomiędzy nimi fal stojących.

Źródła są w fazie i tworzą model sztucznego ciała sprężystego, zawierającego szereg makroskopowych elementów w makroskopowych odległościach od siebie, połączonych polem falowym. Jest to najprostszy przykład układu, który jest samo-zorganizowany w czasie i przestrzeni. Obiekt taki posiada konkretne wymiary, może się poruszać oraz podlegać przyspieszeniom, jak każdy naturalny obiekt. Pola falowe oraz siły, jednoczące go w jedną całość, nie są ukryte głęboko w strukturze mikroskopowej, mamy więc szansę obiektywnego przebadania takich rzeczy, jak: jak i dlaczego wymiary obiektu zależą od jego prędkości, jak różnica w fazie i częstotliwości powoduje napędzanie obiektu i ustala jego prędkość.

Rozpocznijmy od faktu, że każde źródło (oscylator) reaguje tylko na zmiany zachodzące w jego pobliżu. Fale uwolnione przez źródło stają się niezależne. W polu interferencyjnym powstają dziury potencjału, w postaci węzłów fali stojącej, oraz strefy niestabilnej równowagi, w postaci grzebieni anty-węzłów.

Równowaga stabilna to stan, w którym po małej zmianie położenia obiektu pojawiają się siły kierujące go z powrotem ku miejscu równowagi, a równowaga nie zostaje złamana. Powrotu ciała do punktu równowagi nie rośnie z czasem.

Równowaga niestabilna to stan, w którym po małej zmianie w pozycji obiektu, równowaga zostaje złamana, obiekt nie wraca do stanu równowagi, a odchylenie od tego stanu zwiększa się.

Jeżeli w momencie formowania się pola interferencji źródła znajdują się poza dziurami potencjałów, pole interferencyjne skieruje je ku najbliższym takim dziurom. Podczas transferu źródła wciąż emitują fale, pole interferencyjne zmienia się pod ich wpływem. Dzieje się to z pewnym opóźnieniem, ze względu na skończoną prędkość fal w ośrodku. Podczas okresu opóźnienia pozycja dziur potencjału również się zmienia.

Il. 86. Strefy stabilnej oraz niestabilnej równowagi.

Powstaje sytuacja, w której wiele źródeł falowych poszukuje najbliższej dziury potencjału w swoim własnym, ciągle zmieniającym się polu interferencyjnym. Proces ten może się zakończyć uformowaniem się stabilnego układu o elastycznych połączeniach elementów, lub dezintegracją jeszcze nieuformowanego układu.

Zastanawiam się, czy współcześni matematycy są w stanie opisać proces poszukiwania przez źródła falowe dziur potencjałów, jak również transformacji powiązanych z samo-organizacją szeregu źródeł falowych.

Natura nie zważa na wymyśloną przez człowieka matematykę. To, co naturalne, może być niezwykle skomplikowane w matematyce. Ale istnieją inne, mało znane metody obliczeń. Z ich pomocą można opisać szereg źródeł falowych podczas ich samo-organizowania się. Niestety, metoda ta nie może być wyjaśniona pokrótce, wymaga specjalnego wyjaśnienia.

Załóżmy, że ma miejsce samo-organizacja aktywnych elementów sztucznego, stabilnego obiektu, dla których tworzą się dziury potencjału. Taki obiekt, z początkowo ustawionymi parametrami (Δφ = 0) ma problem z poruszaniem się w ośrodku falowym. Dziury potencjału, w których usadowione są aktywne elementy, tworzone są przez pola falowe, wypromieniowywane przez inne aktywne elementy z innych pozycji. Fale przemieszczają się ze skończoną prędkością, tak więc jakiekolwiek zmiany w polu interferencyjnym nie następują natychmiast, lecz są opóźnione. Jeśli sztuczny obiekt, a wiec wszystkie jego aktywne elementy, będą się poruszać, dziury potencjałów przesuną się z pewnym opóźnienie, będą pozostawać w tyle za źródłami. Elementy aktywne będą spychane ku dziurom potencjału, powstanie więc siła hamująca postęp. nie będzie ruchu poprzez bezwładność.

Dopóki coś się nie zmieni, praca sił powstrzymujących nie ustanie, a elementy nie przeniosą się do dziur. Dopóki coś się nie zmieni, obiekt będzie się poruszał tak długo, jak długo będzie przyłożona siła. Dziury potencjałów zawsze będą opóźnione w stosunku do elementów, a siły będą aktywne, spychając elementy do stabilnych pozycji.

Aby zapobiec owym siłom powstrzymującym, dziury potencjałów muszą powstawać dokładnie tam, gdzie znajdują się powinny znajdować się elementy ze względu na swój ruch. Jakie zmiany muszą nastąpić, i jak mogą być zorganizowane?

Jak już wiemy, istnieje korelacja pomiędzy przesunięciem fazy a prędkością przemieszczania się. Jest to owo przemieszczenie fazy, które może zabezpieczyć zsynchronizowany ruch elementów i dziur potencjału. W takim przypadku ruch w ośrodku falowym nastąpi bez przeszkód. To, czego nam potrzeba, to obowiązkowa kontrola nad relacjami fazowymi, lub samo-synchronizacją tych relacji.

Il. 87. Zjawisko wzajemnej synchronizacji lub auto-oscylacji jest dobrze znane pośród inżynierów radiowych. Ci, którzy go nie znają, mogą zapoznać się z równaniami matematycznymi, które nie są trudne do otrzymania dla prostego generatora, jak na powyższym schemacie. Dipol elektryczny w postaci dwóch kulek może być podłączony do obwodu, jak to jest pokazane, cewkę można zaekranować, i mamy oscylator Hertza.

Samo organizacja będzie kompletna, a sztuczny obiekt bliższy naturalnemu, gdy oscylacje w elementach będą autonomiczne i również podlegające samo-organizacji, czyli automatycznie dopasowujące się w częstotliwości i fazie do do innych elementów. Taki układ można stworzyć w sensie inżynierii radiowej.


Yuri M. Iwanow

Rytmodynamika – 3.06

Przetłumaczono z

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.