Автор Тема: Общие закономерности в природе  (Прочитано 191442 раз)

0 Пользователей и 3 Гостей просматривают эту тему.

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 8376
    • Просмотр профиля
Re: Общие закономерности в природе
« Ответ #2655 : Октябрь 05, 2019, 11:39:34 »
Путешествующие черные дыры усилили электромагнитные волны
https://nplus1.ru/news/2019/10/04/moving-BHs
Швейцарские физики рассчитали, как равномерно движущаяся черная дыра взаимодействует с падающими на нее электромагнитными волнами. Оказалось, что на маленьких скоростях дыра поглощает излучение, а на больших — усиливает. В результате быстрые черные дыры должны быть окружены тонким «огненным кольцом» из разогнанных фотонов. Статья опубликована в Physical Review Letters.

Цитировать
Как правило, вероятность протекания некоторого процесса физики оценивают с помощью его эффективного сечения. Чтобы понять смысл этой величины, рассмотрим столкновение двух одинаковых бильярдных шаров. Очевидно, что шары «почувствуют» друг друга только в том случае, если в какой-то момент их центры пройдут на расстоянии меньше их удвоенного радиуса. Таким образом, площадь эффективной мишени, при попадании в которую игроку не назначат штраф, составляет 2πR2 (если предположить, что шар может подпрыгивать, но не может проваливаться под стол). Чем меньше радиус шаров, тем сложнее им друг в друга попасть; если представить, что игрок будет бить по прицельному шару случайно, то вероятность попадания будет монотонно уменьшаться вместе с уменьшением площади мишени. Следовательно, с помощью этой площади удобно описывать вероятность взаимодействия шаров. В сущности, так физики и поступают, только эффективную площадь для краткости называют сечением рассеяния.

Разумеется, на практике сечение многих процессов рассчитать гораздо сложнее, чем сечение рассеяния двух бильярдных шаров. Во-первых, между объектами может действовать некоторая сила, которая размывает «границы», при которых объекты друг друга чувствуют. Во-вторых, в квантовой механике частицы превращаются в волны, и само понятие границы размывается. Более того, необходимо учитывать, что волны могут интерферировать между собой, а потому сечение может нетривиально зависеть от состояния частиц. Наконец, на практике физики рассматривают не только рассеяние, но и более сложные процессы — например, поглощение падающей частицы или рождение новых частиц. Однако все эти процессы также происходят только в том случае, если достаточно близко подвести частицы (чем меньше расстояние, тем сильнее взаимодействие), поэтому их тоже удобно описывать с помощью эффективного сечения.

Физики-теоретики Витор Кардозо (Vitor Cardoso) и Родриго Виченте (Rodrigo Vicente) рассчитали сечение необычного процесса — поглощение света черной дырой, которая движется в пространстве с постоянной скоростью. В результате ученые обнаружили, что достаточно быстрая черная дыра может не только ослаблять, но и усиливать падающее излучения, то есть ее сечение поглощения становится отрицательным. По сути этот эффект очень похож на обратный эффект Комптона — усиление электромагнитных волн за счет взаимодействия с релятивистским электроном.

Сначала ученые рассмотрели взаимодействие черной дыры и высокочастотных фотонов, для которых работает приближение геометрической оптики. Чтобы ухватить эффект усиления было легче, ученые считали, что черная дыра и фотон движутся в противоположных направлениях. Переходя в систему отсчета черной дыры, рассматривая там отклонение траектории фотона и возвращаясь в исходную систему отсчета, ученые нашли энергию рассеянного фотона. Как и ожидалась, эта энергия была больше энергии падающего фотона. Максимального значения она достигала для фотонов, которые после взаимодействия с черной дырой поворачивали на 180 градусов. Минимальный прицельный параметр, при котором такой поворот был возможен, примерно равен b≈2,68r, где r — гравитационный радиус черной дыры. Заметим, что при значении прицельного параметра менее b≈2,60r фотоны полностью поглощаются черной дырой.

Затем исследователи рассчитали сечение рассеяния плоского волнового пакета, состоящего из высокоэнергетических фотонов. Для этого ученые разбивали пакет на отдельные фотоны, численно рассчитывали, как изменяется энергия каждого фотона, находили суммарный прирост энергии, делили его на исходную энергию и умножали на площадь пакета. Для простоты физики считали, что пакет симметричен относительно направления движения черной дыры, а его радиус в пять раз больше гравитационного радиуса дыры. В результате ученые получили формулу, которая приближенно описывает связь между скоростью черной дыры и сечением поглощения фотонов. Фактически эта формула утверждала, что сечение рассеяния складывается из двух эффектов: поглощения фотонов с прицельным параметром меньше критического и усиления фотонов, близко расположенных к оптимальным орбитам. Как и ожидалось, при малых скоростях потери энергии перевешивали усиление, переживших столкновение. Однако при скорости черной дыры более половины скорости света баланс сдвигался, и сечение поглощения становилось отрицательным.

Также ученые проверили эти предположения для низкочастотных волн, для которых приближение геометрической оптики уже не работает. В этом случае ученые заменили фотоны безмассовыми скалярами, решили уравнения их движения на фоне движущейся черной дыры, нашли тензор энергии-импульса скаляров и рассчитали с его помощью сечение поглощения. Однако качественно результаты в этом случае не отличались от результатов, полученных в приближении геометрической оптики.

Наконец, физики заметили, что из-за открытого эффекта быстрые черные дыры будут окружены тонким «огненным кольцом»: в ходе движения дыра сталкивается с фотонами реликтового излучения, ускоряет их и разворачивает по направлению движения. Впрочем, чтобы этот эффект был хоть сколько-нибудь заметен, скорость черной дыры должна быть очень большой. Например, черная дыра солнечной массы, которая движется со скоростью около 0,9996 от скорости света, будет окружена кольцом видимого излучения толщиной около одного километра, светящегося в 5000 раз ярче фонового реликтового излучения.

Авторы статьи признаются, что взаимодействие черной дыры и света уже исследовалось в большом числе работ. Например, классические работы приводят сечение поглощения фотонов с большой и маленькой энергией (формулы Кардозо и Виченте воспроизводят эти результаты в пределе малой скорости черной дыры). Кроме того, физикам известен эффект сверхизлучения, напоминающий эффект, обнаруженный физиками в новой работе, — в этом эффекте черная дыра усиливает падающее излучение за счет вращения, а не движения. Тем не менее, авторы утверждают, что до них этот эффект никто не замечал.

Поскольку черные дыры часто ведут себя необычно, теоретики очень любят их исследовать. Например, в январе 2017 года физики из Канады и Сингапура предсказали, что в термодинамике некоторых черных дыр может наблюдаться особый фазовый переход лямбда-типа. В октябре того же года Канадский теоретик рассмотрел квадрупольные возмущения черной дыры и показал, что при таких возмущениях фотонная сфера приобретает структуру фрактала. А в апреле прошлого года исследователи из Чехии и Германии обнаружили, что заряженные черные дыры вытесняют внешнее магнитное поле из своего объема, словно сверхпроводники.
P.S. Интересный эффект предсказывают расчёты... ::)

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 8376
    • Просмотр профиля
Re: Общие закономерности в природе
« Ответ #2656 : Октябрь 05, 2019, 11:44:50 »
К предыдущему сообщению (заметка, о которой упоминается).

Сверхизлучение черных дыр увидели в обычных водоворотах
https://nplus1.ru/news/2017/06/15/vortex
Физики из Бразилии, Канады и Великобритании обнаружили, что водовороты на поверхности воды могут усиливать проходящие через них волны. Точный механизм такого усиления непонятен — он может быть связан как с рассеянием, так и захватом водоворотом части волн отрицательной энергии. Похожий эффект в черных дырах — сверхизлучение, усиление света, падающего на вращающуюся черную дыру, — был предсказан Яковом Зельдовичем в 1971 году. Водовороты могут оказаться хорошими модельными объектами для изучения этих явлений. Исследование опубликовано в журнале Nature Physics, кратко о нем сообщает Physics World.

Цитировать
Когда волна встречается с препятствием происходит рассеяние: частично волна отражается, частично — проходит мимо препятствия. Если при этом препятствие вращается, то в теории рассеиваемая волна может увеличить свою энергию за счет вращательной энергии препятствия. До сих пор это явление не наблюдалось экспериментально.

В 1971 году подобное рассеяние с увеличивающейся энергией описал Яков Зельдович. Физик указал, что быстро вращающаяся металлическая сфера может вынужденно и спонтанно испускать электромагнитные волны. Более того, источником частиц может быть и вращающаяся керровская черная дыра — этот неожиданный факт стал итогом дискуссии Зельдовича с Кипом Торном. Позднее, в 1974 году Стивен Хокинг развил этот результат и показал теоретически существование излучения черных дыр, получившего название излучения Хокинга. Его существование, по мнению ряда физиков, является источником парадокса потери информации.

Авторы новой работы впервые увидели эффект усиления волн на вращающемся препятствии. Эксперимент был устроен следующим образом: в прямоугольную емкость наливали небольшое количество воды, в центре открывали отверстие и включали поток воды. Регулируя приток и отток физики добивались постоянного уровня воды в сосуде. Над отверстием возникал водоворот, к которому с одного из концов емкости направляли волны.

Исследователи анализировали трехмерную форму волн, возникающих после рассеяния на водовороте. Оказалось, что при некоторых условиях: большой частоте падающих волн и быстром вращении водоворота, наблюдалось увеличение энергии рассеянных волн — прирост составил до 14 процентов.

Физики указывают, что точный механизм этого прироста неизвестен, однако он может быть связан с волнами отрицательной энергии. Эти объекты могут возникать в неравновесных средах — например, плазме или жидкости. Отрицательность энергии означает, что если рассмотреть среду с волной и без волны, то окажется, что полная энергия среды с волной меньше, чем у невозмущенной среды. Подобные отрицательные волны могут поглощаться или захватываться водоворотом, что приводит к увеличению энергии системы.

Водовороты могут оказаться примером аналоговых черных дыр — объектов, частично описывающихся теми же законами, что и настоящие черные дыры. Ранее в качестве аналоговых черных дыр физики рассматривали поведение волн в бассейне, движущихся против сильного течения, оптоволоконные нелинейные системы и бозе-эйнштейновские конденсаты. В последних (они еще называются «глухие дыры») в прошлом году удалось зафиксировать аналог излучения Хокинга.

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 8376
    • Просмотр профиля
Re: Общие закономерности в природе
« Ответ #2657 : Октябрь 18, 2019, 08:19:46 »
Надоело уже самому – понимаю, так делать не следует, но иного выхода пока не нашёл… :-[

Мы воспринимаем только то, что позволяет наша структура. Если структура схожа, то и восприятие будет схожим.

Наша структура и есть наши знания/опыт. То, что мы воспринимаем, во всех смыслах, зависит от имеющихся у нас знаний (как наследственных, так и накопленных в течение жизни). То, как мы интерпретируем воспринятое, также во всех смыслах зависит от наших знаний.

В самом общем смысле, даже оказываемое воздействие на систему, интерпретируется системой в соответствии со своей структурой в координатах «энергия-/-информация».

Отсюда понятно, что объективность чего-либо, в конечном счёте, базируется на согласованности структур сущностей, а не от независимости существования этого чего-либо от данных сущностей.

Грубо говоря, объективность есть результат согласования между наблюдателями, а не результат независимости существования от наблюдателя. Если утрировать, то и внутри наблюдателя происходит аналогичное согласование.

Оффлайн василий андреевич

  • Участник форума
  • Сообщений: 8316
    • Просмотр профиля
Re: Общие закономерности в природе
« Ответ #2658 : Октябрь 19, 2019, 06:16:18 »
координатах «энергия-/-информация».
  Кавычки в данном случае не катят, здесь не комедии пишутся.
  Изобразите "знание" в координатной сетке и подумайте, какие это координаты.

  Слепцы в древнем примере мудрецов со слоном, так и не смогли договориться об объективном слоне. Выходит слона нет?

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 8376
    • Просмотр профиля
Re: Общие закономерности в природе
« Ответ #2659 : Октябрь 19, 2019, 07:18:10 »
координатах «энергия-/-информация».
Кавычки в данном случае не катят, здесь не комедии пишутся.
Причём здесь комедии?
Это ведь обычная практика - брать в кавычки название (или обозначение) чего-либо (в данном случае - системы координат).

Пояснения в самом общем виде (но достаточно подробно) я предоставлял (и Вам, в том числе).

Вам здесь:
https://paleoforum.ru/index.php/topic,9297.msg232278.html#msg232278
Вам мои пояснения показались смешными? Типа, Арефьев тут комедии пишет, да?

До этого, подробные объяснения я предоставлял Лапласу:
https://paleoforum.ru/index.php/topic,9297.msg232202.html#msg232202

В конце объяснял это дело для Лилии (но уже очень кратко):
https://paleoforum.ru/index.php/topic,9297.msg233256.html#msg233256
Приведу из этого сообщения небольшую цитату:
Есть воздействия и есть системы. А сколько в данном воздействии энергии и информации - зависит от системы, воспринявшей данное воздействие. То есть, и энергия, и информация - они только для системы. Сами по себе, по отдельности они не существуют. В любом воздействии они в спутанном состоянии (как некие компоненты). Но и воздействия без системы, воспринявшей его - тоже не бывает.

То есть, вне системы нет ни энергии, ни информации, ни даже самого воздействия. Все эти понятия вне процесса взаимодействия систем (которые по определению обладают структурой), не имеют смысла. Смысл энергии, информации, воздействия, структуры, системы - а всё это вкупе и есть атрибутика материи - можно раскрыть только в процессе взаимодействия систем.

Изобразите "знание" в координатной сетке
Хватит здесь демонстрировать свои учительские замашки.

и подумайте, какие это координаты.
Сами думать не умеете? Только другим команды раздаёте?

Читать умеете? В самом названии обозначено, какие это координаты: одна координата "энергия", другая координата "информация". Геометрически координаты можно представить (каждую из них): и линией, и плоскостью, и объёмом, и т.д.

Слепцы в древнем примере мудрецов со слоном, так и не смогли договориться об объективном слоне. Выходит слона нет?
Для этих мудрецов - нет.

Оффлайн Evol

  • Участник форума
  • Сообщений: 2340
    • Просмотр профиля
Re: Общие закономерности в природе
« Ответ #2660 : Октябрь 19, 2019, 07:31:45 »
А изобразить знание в координатах энергия/информация, самому, слабо, таки, ArefievPV?

Оффлайн Evol

  • Участник форума
  • Сообщений: 2340
    • Просмотр профиля
Re: Общие закономерности в природе
« Ответ #2661 : Октябрь 19, 2019, 07:37:16 »
Или информацию в координатах знание/опыт? Мне, вот, стало любопытно, получится ли?
Сам вряд ли сумею, но, как понял, есть специалисты - умеющие читать и без учительских замашек.

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 8376
    • Просмотр профиля
Re: Общие закономерности в природе
« Ответ #2662 : Октябрь 19, 2019, 07:58:26 »
А изобразить знание в координатах энергия/информация, самому, слабо, таки, ArefievPV?
Ну, "на слабо" в детском саде обычно "покупаются", а здесь - люди взрослые...
Но отвечу подробно.

Арефьеву, может быть, и "не слабо", вот только зачем и для кого?

Чтобы не читая (а Василий Андреевич принципиально не читает мои сообщения, что я воспринимаю как грубое хамство), начали меня критиковать и говорить, чего я тут публику смешу (а для Василия Андреевича все мои сообщения смешны, он их как комедийные сюжеты воспринимает)? Чтобы меня начали поучать (а Василий Андреевич никак не может избавится от менторского тона в разговоре со мной)?

Прихожу к выводу: для Васили Андреевича стараться точно не стоит - он не оценит и даже читать-то не будет.

Тогда может для Эвола попробовать изобразить (типа, человек искренне интересуется, все дела)? Но вопрос-то Вы задали с эдаким глумливым оттенком - "слабо". И сразу становится всё понятно - этому человеку главное: "посраться" и защитить своего от нападения. То есть, он точно также: не читал, не вникал, а просто автоматически уцепился за фразу. Ему суть высказываний Арефьева не интересна на самом-то деле, ему интересно "поставить на место" этого наглого Арефьева, посмевшего обидеть Василия Андреевича.

Прихожу к выводу: для Эвола стараться точно не стоит - ему не интересно в суть вникать, ему интересно "поставить на место".

Как итог: если кому-то вдруг на самом деле станет интересно, то он: и сам предложит обсудить какие-то конкретные моменты, и сам попробует набросать координатную сетку и т.д. То есть, по поведению человека это будет сразу заметно.

Не обижайтесь Эвол, но Вы и Василий Андреевич, в плане обсуждения этой проблемы, для меня не интересны, и стараться ради вас обоих, мне чего-то не хочется.

P.S. Думаю, достаточно подробно объяснил.
« Последнее редактирование: Октябрь 19, 2019, 08:04:48 от ArefievPV »

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 8376
    • Просмотр профиля
Re: Общие закономерности в природе
« Ответ #2663 : Октябрь 19, 2019, 08:03:52 »
Или информацию в координатах знание/опыт? Мне, вот, стало любопытно, получится ли?
Сам вряд ли сумею, но, как понял, есть специалисты - умеющие читать и без учительских замашек.
Как-то сомнительно - а надо ли представлять в таких координатах? Грубо говоря, и там, и там - информация (а я-то вопрос ставил об информации и энергии).

Знания и опыт системы, в любом случае сводятся к структуре системы. По большому счёту, это одно и то же...
 
И знания, и опыт могут системой: как приобретаться уже после её формирования, так и быть заложенными в структуре при её формировании (типа, наследуемый опыт, наследуемые знания).

Оффлайн Evol

  • Участник форума
  • Сообщений: 2340
    • Просмотр профиля
Re: Общие закономерности в природе
« Ответ #2664 : Октябрь 19, 2019, 08:09:02 »
этому человеку главное: "посраться"

Подробно, это, даже, до такого, как я, дошло. Непонятно, коли не хочется, так нервно реагировать на слова нелюбезных, по Вашему мнению, оппонентов. Наверное, колется очень, задевает за живое, ArefievPV? Можно же, вообще, внимания не обращать, чем, затем, объясняться.
И вопросы-то, остаются. 

Оффлайн Evol

  • Участник форума
  • Сообщений: 2340
    • Просмотр профиля
Re: Общие закономерности в природе
« Ответ #2665 : Октябрь 19, 2019, 08:14:17 »
Не для меня лично, так для других - дадите ответы, ArefievPV?

1. Вот в каком контексте вы используете понятие "структура" - в философском? То есть, определяете ее как некоторую совокупность связей между частями объекта?

Оффлайн Evol

  • Участник форума
  • Сообщений: 2340
    • Просмотр профиля
Re: Общие закономерности в природе
« Ответ #2666 : Октябрь 19, 2019, 08:17:42 »
Для любопытствующих, см., пожалуйста, https://ru.wikipedia.org/wiki/Структура.

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 8376
    • Просмотр профиля
Re: Общие закономерности в природе
« Ответ #2667 : Октябрь 19, 2019, 08:31:23 »
Не для меня лично, так для других - дадите ответы, ArefievPV?
Для Вас лично.
Кстати, для Василия Андреевича я уже пояснял (Вы это тоже могли бы прочитать, но не стали), что структура измеряется в связях. Типа, единица измерения структуры - связь.

По координатам:
В самом примитивном варианте (две ортогональные прямые на плоскости) на плоскости «структура» каждая точка (с размерностью «связь») будет иметь две координаты: информацию (в соответствующих единицах измерения) и энергию (в соответствующих единицах измерения). Типа: 1 связь = (1 бит) х (1 эрг).

1. Вот в каком контексте вы используете понятие "структура" - в философском? То есть, определяете ее как некоторую совокупность связей между частями объекта?
Здесь я пытался пояснить:
https://paleoforum.ru/index.php/topic,9297.msg232356.html#msg232356
https://paleoforum.ru/index.php/topic,9297.msg232433.html#msg232433

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 8376
    • Просмотр профиля
Re: Общие закономерности в природе
« Ответ #2668 : Октябрь 19, 2019, 08:38:48 »
этому человеку главное: "посраться"
Наверное, колется очень, задевает за живое, ArefievPV? Можно же, вообще, внимания не обращать, чем, затем, объясняться.
Меня всегда задевает, когда меня о чём-то спрашивают, но ответов моих не читают. А затем (внимание!!!), объявляют глупостью моё последующее высказывание (ответ с пояснением ведь не прочитали). И как на это надо реагировать? Это обычный троллинг. И Вы не правы - обращать внимание надо! Троллей всех видов я не приемлю (особенно, в своей теме). 8)

Оффлайн Evol

  • Участник форума
  • Сообщений: 2340
    • Просмотр профиля
Re: Общие закономерности в природе
« Ответ #2669 : Октябрь 19, 2019, 08:41:17 »
Так, ясно - в философском.
Теперь - следующее. Развивать соображения по первому вопросу не стану, поскольку, в первой же ссылке, которая приводится в ответе #2667, Вы пишите, что, цитирую:
Всё вышесказанное является только моим пониманием, не более. Ни физика, ни математика концепции мной пока (а может и вообще у меня это не получится) не разработаны даже на элементарном уровне. Только примитивные, разрозненные и чисто качественные (не количественные) наброски...