3.14. Природа флуктуаций
Введение в классическую физику глобального взаимодействия приводит к появлению еще одного крайне важного эффекта. Этот эффект играет очень интересную роль в возникновении случайностей и разрушении классической предопределенности нашего Мира. Речь идет о природе флуктуаций.
Рассматривая глобальное взаимодействие, мы сказали, что в пределах Земли и Солнечной системы его потенциал является примерно постоянным. И заметно меняется только при переходе к другим областям космоса. Это приводит к образованию у всех тел на Земле постоянной классической массы m:
где Wg – потенциальная энергия взаимодействия данного тела с глобальным полем, а φg – потенциал этого поля.
Однако все это является верным только в первом приближении. Пока мы говорим о потенциале глобального взаимодействия, усредненном по времени. Если же подойти к этому вопросу более досконально, то мы должны были бы, вообще говоря, считать потенциал глобального взаимодействия в данной области пространства, например в окрестностях Земли, сложной функцией времени.
Во-первых, это связано с тем, что все источники глобального взаимодействия не стоят на месте. Наша Галактика испытывает сложную динамику, в результате которой суммарный потенциал всех гравитационных полей в данной области космоса представляет собой сложную сумму переменных слагаемых. В первом приближении он, конечно же, остается примерно постоянным, но его текущее значение все время «плавает».
Вторая причина состоит в наличии собственных колебаний космического гравитационного поля. Нечто подобного космическому фону электромагнитного излучения. Рождение новых звезд и разрушение старых, столкновение крупных космических объектов, взрывы, выбросы струй вещества и многие другие подобные процессы могут становиться источниками как незначительного гравитационного фона, так и резких гравитационных импульсов. Учитывая огромные массы (гравитационные заряды) космических объектов и немалые скорости их движения, особенно в центральных областях Галактики, можно ожидать возникновения достаточно сильных гравитационных импульсов, хотя и краткосрочных. Все такие возмущения впоследствии распространяются в полевой среде и становятся причинами искажений гравитационного потенциала в тех или иных областях космоса.
Третьей причиной является движение самой Земли. Прежде всего, это движение вместе с Солнечной системой по отношению к центру нашей Галактики и другим звездам, скорость которого является немалой (около 250 км/с). В процессе этого движения Земля проходит различные области пространства, как с пониженной, так и с повышенной величиной потенциала глобального гравитационного поля. Эти изменения могут быть связаны хотя бы с элементарным сокращением или увеличением расстояния до ближайших звездных систем, которые тоже вносят свой вклад в массы всех тел на Земле. Помимо этого, вращение Земли вокруг Солнца приводит к тому, что она регулярно уходит в тень по отношению к одним источникам гравитации, например, по отношению к центру нашей Галактики, и выходит из тени по отношению к другим источникам.
Все эти, а также другие причины приводят к необходимости считать потенциал глобального взаимодействия в той или иной области космоса, и в том числе в области Земли, очень сложной функцией времени φg = φg(t) (рисунок 3.14.1). Причем, учитывая всю сложность и различие влияния каждого отдельного источника гравитации или каждой отдельной причины искажения гравитационного фона, мы с хорошей точностью можем считать эту зависимость от времени случайной! Это позволяет нам разделить потенциал глобального взаимодействия на две части – не зависящую от времени компоненту (φg)0, которая представляет собой среднее значение потенциала, и случайный фон δφg(t):
где:
а символы ⟨...⟩ означают усреднение по времени.
Учитывая все сказанное выше, мы понимаем, что должно выполняться следующее условие:
то есть, хотя дополнительный случайный фон и существует, он является значительно меньшим, чем основное значение потенциала (φg)0. Тогда все классические массы определяются именно средним значением потенциала глобального взаимодействия:
и именно среднее значение является той самой величиной, которое мы использовали во всех разделах этой главы.
Однако теперь мы должны посмотреть на все наши классические результаты уже с совсем иной точки зрения. Несмотря на примерное постоянство, глобальное гравитационное поле на самом деле испытывает сложнейшие вариации, хотя они в большинстве случаев являются незначительными. А значит, массы всех тел на поверхности Земли испытывают те же самые вариации:
где δm(t) как раз описывает переменную добавку к массе каждого тела, обусловленную гравитационным фоном.
Масса любого классического объекта является только примерно постоянной! На самом же деле она всегда включает в себя переменную компоненту, связанную с вариациями глобального гравитационного поля, которые носят практически непредсказуемый или случайный характер! Принимая во внимание ключевую роль, которую играет масса практически во всех явлениях и процессах, становится предельно ясной природа возникновения так называемых «флуктуаций» или «шумов», известных ученым и инженерам любой сферы деятельности.
К этим вездесущим флуктуациям можно отнести различные вариации параметров материалов, постоянное «плавание» результатов экспериментов и настроек приборов, различные фоновые шумы, помехи и многие другие похожие вещи. Вот почему в нашем Мире все можно измерить и посчитать только примерно – тогда все сходится. Но когда мы начинаем пытаться увеличить точность, то неизбежно упираемся в вездесущие вариации и шумы, не позволяющие достичь идеала. Они суть влияние глобального вселенского гравитационного фона на все наши земные явления и процессы.
Отдельный интерес могут представлять заметные скачки гравитационного фона. Речь идет о том, что фон от большинства указанных выше причин является статистически предсказуемым и имеет примерно постоянную амплитуду. Но отдельные космические процессы, такие как взрывы или столкновения крупных объектов, могут приводить к образованию резких скачков гравитационного поля, амплитуда которых заметно превышает среднестатистическую амплитуду флуктуаций. Подобные гравитационные возмущения могут представлять собой нечто аналогичное ударным волнам в воздухе, возникающим в результате взрыва. Не исключено, что именно такие нечастые всплески гравитационной компоненты космической полевой среды являются причинами множества необычных явлений, в том числе, и на Земле.
Впрочем, пока мы говорим только о классическом движении, наличие флуктуаций оказывается не очень существенным. Это является следствием устойчивости большинства классических явлений. Как мы уже говорили, для них незначительные изменения в начальных условиях и параметрах системы не приводят к кардинальным различиям в результатах. В большинстве случае в процессе протекания классических явлений небольшие начальные различия и вовсе исчезают.
Совсем по-иному дело обстоит с микрочастицами. Ведь для них даже незначительные флуктуации массы могут означать очень многое. Как мы уже говорили, движение микрочастиц часто оказывается неустойчивым, когда даже небольшие изменения в параметрах системы или начальных условиях могут привести к совершенно различным результатам. Например, находящийся в возбужденном состоянии атом или квазистабильное ядро могут перейти в иное состояние при наличии даже малой вариации масс частиц, составляющих данную систему. И причиной таких вариаций становится глобальный гравитационный фон, который и приводит к явлениям «спонтанного» излучения или «спонтанной» радиоактивности!
Существование вариаций глобального поля замыкает круг наших рассуждений о природе квантовых явлений. Очевидно, что именно эта причина, приводящая к вариациям масс элементарных частиц, инициирует большинство так называемых «спонтанных» процессов, которые сегодня могут быть описаны только статистически. А также она служит поводом к сосуществованию нескольких альтернативных каналов протекания процессов, например, распадов, в то время как в тех или иных условиях, казалось бы, всегда должен был реализовываться только какой-то один из них! Но благодаря флуктуациям масс все время немного изменяются условия протекания процессов, а в результате неустойчивости большинства квантовых систем это отражается в частом «переключении» между разными режимами поведения. Подобные обстоятельства создают видимость полного логического абсурда в поведении микрочастиц с точки зрения классического детерминизма!
Впрочем, переменный гравитационный фон может играть существенную роль даже в самых обычных классических условиях. Например, скачки космического гравитационного поля могут оказывать серьезное влияние на тектонические процессы внутри Земли и приводить к возникновению землетрясений или извержений вулканов. Другими примерами могут служить резкие перепады погоды, образование тайфунов, цунами, сильные скачки давления и температуры воздуха, а также иные подобные явления. И к таким эффектам, в первую очередь, могут приводить именно резкие скачки гравитационного фона, упомянутые чуть выше.
Давно отмечено, что для людей существуют благоприятные и неблагоприятные дни. Дни повышенной нервозности, плохого самочувствия, рассеянного внимания. Нередко эти эффекты связывают с так называемыми «магнитными бурями» или переменами солнечной активности. Однако, учитывая все сказанное выше, мы можем утверждать, что первостепенной причиной таких эффектов должны являться именно перепады космического гравитационного фона – потенциала глобального взаимодействия. И развитие практических служб по измерению и мониторингу внешнего гравитационного фона может явиться важным инструментом в понимании и прогнозировании природных катаклизмов. Инструментом гораздо более мощным и эффективным, нежели традиционный прогноз погоды.