Общие закономерности в природе

[Nur 1]

Это я к тому, что в самой общей схеме развитие представлено, по моему мнению, как последовательность от проникновения через потенциальный барьер в форме единичной волны, затем формирования поверхности в форме подобия БЭК, потом распределения по уровням путем многократного копирования общего процесса с закономерным изменением плотности вероятности...все в точном соответствии с путем от точки к объему.

[Nur 1]

Для того, чтобы было более понятно. Дно любой потенциальной ямы можно представить как некоторый потенциальный минимум. Своего рода, как ловушку, глубина которой прямо пропорциональна ее массе. Если потенциальная яма двойная, значит состоит из 2-х минимумов. Один из них глубже, следовательно - более энергетически выгодный. Известно, что физические объекты с большей вероятностью могут быть обнаружены в более выгодных энергетических состояниях. Это - раз.
Нам также известны понятия электроотрицательность и электроположительность. Это фундаментальные химические свойства атомов химических элементов, определяющиеся как количественная мера способности атома в молекуле смещать к себе или от себя общие электронные пары, т. е. электроны других атомов. При этом соответствующие шкалы данных атомных характеристик изменяются в диапазоне от 0,7 до 4,5 с направлением в ту или другую сторону. Диапазон очень важен для понимания того, что я хочу сказать, прошу обратить на это внимание. Это - два.

[Nur 1]

Почему важно обратить на это внимание? Вы, когда-нибудь, задумывались о том, почему в электронных оболочках атомов максимальное количество электронов определяется как 2, 8, 18, 32? Да, оно определяется главным квантовым числом n, равно 2n^2. 2 тут соответствует паре электронов с противоположными значениями магнитного спинового числа. А n^2? То есть 1^2, 2^2, 3^2 и 4^2. Мое личное предположение - это и есть квадраты модулей волновой функции, в фундаментальном отношении физически связанной с целочисленными значениями той же электроположительности! Понимаете, получается недостаточно просто сказать - главное квантовое число. Необходимо уточнить - это вероятность плотности обнаружения электрона на том или ином уровне, которое аппроксимирует нормальное распределение до низких значений амплитуд, зримо демонстрируя переход к, своего рода, линии элементов с более выраженными металлическими свойствами.   

[Nur 1]

Это - три.
Теперь несколько промежуточных замечаний.
Внешне, например, при взгляде на организм, о квантованности можно только догадываться. Однако, анатомически она обнаруживается без особого труда. Достаточно обратить внимание на парность большинства органов, относительную симметричность их расположения и различия в последовательности положения таких пар.

[Nur 1]

При этом разве нельзя предположить, что начальные этапы онтогенеза могут напоминать аналогию того же БЭК?
Сразу напрашивается и аналогия квантовому состоянию, например, в экосистеме - кластеру хищник-жертва, определяемому благодаря долговременному равновесию в отношениях между хищником и добычей, которые расцениваются лично мной как аналогия частиц с полуцелыми спинами на уровне экосистемы. В свою очередь, кластеры в экосистеме распределяются соответственно трофическим уровням, которые можно рассматривать как аналогию уровней энергетических...

[Nur 1]

Хотелось бы, одновременно с тем, обратить внимание на то, что с квантовыми эффектами мы, сравнительно рано, начинаем знакомиться еще в школе и до того, как это становиться известно нам из курса физики. На уроках истории и обществоведения, когда знакомимся с особенностями периодизации развития общества и характеристиками каждого из периодов. Помню, меня, за такое утверждение, пытались исключить из комсомола и отчислить из университета, определив мою идеологическую позицию как буржуазную. К счастью, несмотря на активность моих сверстников, преподаватели и деканат не повелись на это и энергия целого курса быстро сошла на нет.
А суть в следующем. Я высказал мнение о том, что коммунистическое устройство, как и общинное, можно представить как поле, на основе которого, конденсируясь, последовательно раскрываются другие общественные формы, в направлении, к примеру, от рабовладения к капитализму. Вроде механизма, обеспечивающего переход от сил взаимного притяжения (сильного взаимодействия) к силам взаимного отталкивания (слабому взаимодействию). Электромагнитное тут оказывается похожим на среду, поддерживающую этот переход и определяющую его моменты. Курсовые комсомольские активисты задались вопросом, не отрицаю ли я, по такому случаю, идею о том, что коммунизм есть высшая стадия общественного развития. Я, по обыкновению, сказал, что понятие "высшая" нуждается в дополнении и только потом понял, что разбудил настоящий вулкан страстей...

[Nur 1]

Понятно, что я пытался оправдаться, подчеркивая, что в описанном интервале происходит изменение агрегатного состояния, а проще - фрагментация (возгонка) общества, прежде подобного твердому телу. В связи с чем мы и можем наблюдать эффекты, ставшие ныне хрестоматийными.
В частности, макроскопическая предопределенность будущей позиции каждого из членов социума в зависимости от его социального происхождения. И напротив, достижения современным обществом состояния, подобного газообразному, когда происхождение человека не лишает его возможности достичь высокого уровня личного развития или, наоборот, упасть на самое дно. И предсказать исход его усилий можно только в вероятности...
Эта самая вероятность подлила масла в огонь, позволив моим оппонентам выдвинуть тезис о моем принципиальном отказе признать за социализмом право советской личности на свободу и, как следствие, отрицание справедливости текущего социалистического мироустройства.
Как человек, всегда избегавший радикальных настроений, я просто замолчал. Но - не изменил своего мнения. Теперь мне снова представляется шанс его опубликовать.

[Nur 1]

Можно опять вспомнить, пожалуй, о принципе Паули и квантовых состояниях.
Общедоступное определение, цитирую: "...один из фундаментальных принципов квантовой механики, согласно которому два и более тождественных фермиона (частицы с полуцелым спином) не могут одновременно находиться в одном и том же квантовом состоянии..." (источник: https://ru.wikipedia.org/wiki/Принцип_Паули).
При этом различия в экосистемах, в свою очередь, как раз, по моему мнению, соответствуют, в аналогии, распределению вероятностей нахождения кластеров на соответствующих трофических уровнях. В ряде таких экосистем, например, могут отсутствовать уровни тех же крупных хищников и их столь же крупных жертв.
Стоит сразу оговориться, что, как подобия фермионов, хищник и жертва не тождественны друг друг по весьма многим характеристикам, таким, например, как суточная активность, пищевая специализация и т.д., которым можно подобрать аналогию среди квантовых чисел...

[Nur 1]

Если говорить о прошлом, то замечу, что тогда, помимо всего вышеприведенного, меня очень занимал вопрос о том, нет ли какого физического соответствия между углеродом и водой. Почему? Потому, что в сознании обывателя, например, и этот элемент, и жидкость неразрывно связаны с феноменом жизни.
Это - четыре.

[Nur 1]

Тогда мне, по молодости, хватало сумасшествия, чтобы думать о молекуле метана, как о малоатомном кластере. В органической химии подобным образом рассматривают углеродные цепи, циклы и полиэдры. Их кластеры в углеводородах стабилизированы атомами водорода. Я и подумал, что, коли ядро углерода12 представляет из себя группу из 3-х альфа-частиц, то природный метан может представлять из себя стопку слоев молекул, расстояния между которыми, а следовательно, между группами альфа-частиц, стабилизированы через посредство протонов. Причем каждый из этих слоев отличается плотностью, которая понемногу растет соответственно направлению к центру Земли. И так вплоть до определенного уровня плотности, характерной для слоя, в котором все межатомные расстояния приблизительно равны и, пусть не очень значительно, но будут меньше определенной величины. Возникнет возможность образования сначала линейных, а потом и ветвистых структур, имитирующих, соответственно, жидкости и твердые тела - следовательно синтеза жидких и твердых форм алканов.
В какой-то момент более легкий водород может выжиматься из слоя с возникновением монослоя углерода. Он уже представляет собой настоящее "дно" этой метановой ниши, со свойствами сверхтекучей жидкости. В которой, вследствие этого, положение определенного атома углерода определяется вероятностью из-за тождественности. Сверхтекучесть, по идее, позволяет углеродному монослою превратиться в оболочку. Если представить, что гора - это та же яма наоборот, становится логичным, что "внешняя" среда отделена от "внутренней" подобным монослоем. Ну, наподобие того, как относительно тонкий слой воды может разделять воздух и земную кору (а диафрагма - легкие от пищеварительного тракта, забитого, например, твердой едой, это я уже додумывал по ходу).

[Nur 1]

Оказалось, на самом деле, все проще таких предположений. Дело в условиях, при которых углерод и вода, в той или иной фазе проявляют свойства полупроводников и диэлектриков.

[ArefievPV]

Поворот на «магический угол» сделал двухслойный графен сверхпроводящим
https://nplus1.ru/news/2018/03/05/magic-graphene

Ученые из США и Японии впервые изготовили сверхпроводник, состоящий исключительно из атомов углерода. Для этого они охладили двухслойный графен до температуры порядка нескольких кельвинов и повернули его верхний слой на «магический угол». Статья опубликована в Nature.

Большинство металлов при достаточно сильном охлаждении переходит в сверхпроводящее состояние — их электрическое сопротивление падает до нуля, а магнитное поле вытесняется из объема. Подобное поведение можно объяснить в рамках нобелевской теории Бардина-Купера-Шриффера (БКШ), в которой электроны обмениваются фононами, связываются в пары и образуют конденсат Бозе — Эйнштейна. Подробнее о различных механизмах сверхпроводимости можно прочитать в нашем материале «Ниже критической температуры».

К сожалению, теория БКШ работает только для достаточно низких температур, не превышающих нескольких десятков кельвинов. С другой стороны, в середине восьмидесятых годов прошлого века было открыто явление высокотемпературной сверхпроводимости, сохраняющейся до температур порядка 100-150 кельвинов. В настоящее времени физикам известно довольно много высокотемпературных сверхпроводников, которые не описываются ни теорией БКШ, ни ее расширениями. Такие сверхпроводники называют нетрадиционными (unconventional superconductivity). На данный момент единая теория нетрадиционной сверхпроводимости еще не построена. Это мешает ученым разработать сверхпроводники, которые будут работать при комнатной температуре, и заставляет их искать новые подходы.

В этой статье группа ученых под руководством Пабло Джарильо-Эрреро (Pablo Jarillo-Herrero) описывает экспериментальное наблюдение нетрадиционной сверхпроводимости в двухслойном графене, слои которого сдвинуты на небольшой «магический угол» ('magic' angle twisted bilayer graphene, MA-TBG). «Магический угол» — это угол, при котором скорость Ферми в материале падает до нуля, в двухслойном графене первый «магический угол» близок к 1,1 градусу. По своим свойствам система напоминает хорошо изученные купраты (которым принадлежал предыдущий рекорд сверхпроводимости около 160 кельвинов), однако плотность носителей заряда (куперовских пар) в ней примерно на порядок ниже, чем в типичных двумерных сверхпроводниках, и составляет примерно 1011 частиц на квадратный сантиметр. В то же время, максимальная критическая температура для исследуемого образца достигает 1,7 кельвинов.


Схема экспериментальной установки
Yuan Cao et al. / Nature

Чтобы изготовить экспериментальный образец, ученые осаждали графеновые хлопья на кремниевую подложку, выбирали из них наиболее качественные, а затем накладывали на них тонкий слой гексагонального нитрида бора. Затем ученые приподнимали слой нитрида бора с помощью установки микропозиционирования. Благодаря силе Ван-дер-Ваальса графен «приклеивался» к нитриду бора, и это позволяло разорвать графен на два тонких слоя и повернуть их друг относительно друга на небольшой угол порядка одного градуса, а затем скрепить заново. Затем получившийся MA-TBG ученые охлаждали до низких температур и прикрепляли к нему золотые электроды, чтобы измерить его сопротивление. Кроме того, ученые измерили фазовую диаграмму нетрадиционной сверхпроводимости и увидели квантовые осцилляции.

В результате ученые выяснили, что при определенной плотности свободных носителей заряда (управлять ей можно, прикладывая напряжение к нижнему электроду) MA-TBG переходит в сверхпроводящее состояние, причем критическая температура составляет примерно 1,7 кельвинов, а критическое магнитное поле — около 0,05 Тесла. При отклонении угла поворота от «магического» значения сверхпроводящие свойства материала ухудшались. Более того, при определенных значениях параметров MA-TBG проявлял свойства Моттовского изолятора, и его сопротивление вырастало до величины порядка десяти килоом. Также стоит отметить, что плотность носителей заряда, при которой наступает сверхпроводимость, примерно на порядок ниже, чем в других нетрадиционных сверхпроводниках.

Интересно, что отношение критической температуры Tc к температуре Ферми TF в MA-TBG примерно равно Tc/TF ~ 0,1 и сравнимо с отношениями для других нетрадиционных сверхпроводников, в то время как для сверхпроводников, описываемых теорией БКШ, это отношение принимает гораздо меньшие значения. Кроме того, критическая температура MA-TBG составляет около 0,37 от температуры TBEC, при которой все носители заряда связываются в пары и образуют конденсат Бозе — Эйнштейна. Это указывает на очень сильную связь между электронами в двухслойном графене. 

Авторы статьи отмечают, что исследованная ими система очень легко настраивается, и их результаты могут быть в дальнейшем легко улучшены. Например, при приложении большого внешнего давления гибридизация между двумя слоями усилится, что может привести к увеличению критической температуры.

В настоящее время температурный рекорд сверхпроводимости принадлежит сероводороду. При нормальных условиях это вещество является обычным газом, однако при давлении около 160 гигапаскаль и температуре более 200 кельвинов (−70 градусов цельсия) переходит в сверхпроводящее состояние.

[василий андреевич]

Это я к тому, что в самой общей схеме развитие представлено, по моему мнению, как последовательность от проникновения через потенциальный барьер в форме единичной волны, затем формирования поверхности в форме подобия БЭК, потом распределения по уровням путем многократного копирования общего процесса с закономерным изменением плотности вероятности...все в точном соответствии с путем от точки к объему.

развитие, этап развития - процесс от причины до следствия, между которыми временная дельта. без понимания разворачивания этой дельты бессмысленно лезть в тонкости перестроечной структуры.
  структура - это обособленные дискретные массы, колеблющиеся в потенциальных ямах, связи между которыми осуществляются "тунелированием" через пот.барьеры порциями соответствующего поля, такими как электроны, фотоны, фононы.
  краеугольным напрашивается  вопрос: может ли потенциальная яма (по сути, отрицательная энергия) быть сформирована до заполнения ее массой, или яма лишь следствие прогибания энергетического уровня частицей, избавившейся от излишней кинетики. эволюционно интересен первый вариант - образование незаполненной ниши есть следствие работы среды над системой. при этом предшествующая система уничтожается-рассеивается. т.е. электрон на "орбитали" не движется, а рассеивается с выработкой в новом вероятном месте ниши, куда и конденсируется из фотонного поля.
  попробуем разобраться со временем в его классической и квантовой интерпретации?...

[Nur 1]

Глубокоуважаемый василий андреевич, здравствуйте!

Я не против. Хотел даже высказаться далее по этому поводу. Квантовая физика, по моему убеждению, предлагает изящное решение задачи преодоления потенциального барьера. Это решение недвусмысленным образом поясняет, как я считаю, почему есть необходимость объединяться в организованные коллективы, в которых поведение индивидуумов становится скоррелированным. По другому на новый уровень не выйти. Slon, помню, вопрошал, что решает вопрос о числе Данбара. Как раз, это вопрос о том, почему отрицательная энергия (читайте, пожалуйста, отрицательная вероятность), до того лишенная физического смысла - можно сказать, пребывавшая в виртуале - вдруг актуализируется в пространстве. И полагаю, это может сложить разрозненные представления форумчан в подобие вероятностной матрицы. Примирив, на определенном уровне понимания вопроса, механицистов и программистов.

[василий андреевич]

  время, как классическая длительность, есть арифметическая сумма эталонных процессуальных циклов. отсюда возникает физическое видение времени, как последовательных снимков-отражений реальности. но такой подход ущербен и не годится для понимания взаимодействий внутри самого цикла, если его не удается непротиворечиво разбить на ряд подциклов. если цикл не квазистатичен, то его дробление бессмысленно, внутри цикла теряются отличия между температурой и давлением, теплом и работой...
  вычерчиваем энтропийную классическую стрелу времени с вехами законченных циклов. и спрашиваем в чем простейшая суть времени внутри цикла? цикл - это полный оборот интенсивности процесса между вехами, от рождения до рассеяния. конденсация в новую форму - это уже следующий цикл.
  время в цикле - это рост угла между энтропийным и внутренним направлением. по оси внутреннего направления будем откладывать угол в радианах от нуля до двух пи при соответствующем вращении вокруг начала отсчета внешнего направления. точки на направлении соединятся в циклоиду. интенсивность цикла при этом будет горбом над циклоидой с максимумом в районе пи. важно, что максимум всегда будет находиться в прошлом относительно классической оси. более того, ели мы встанем на позицию максимума, то получим, что причиной процесса является событие в будущем.

  как бы это не ужасало, но анализ эволюционных циклов приводит к включению интуиции, выдающей тот результат, что без отбора чистых взбрыков-случайностей не обойтись. когда я высказываюсь о опережающей роли работы среды над системой, то всегда учитываю, что такой подход много прогматичней, нежели суждения в русле Феймановских идей о "временных петлях".

  но раз в этой теме вплотную подошли к квантовым парадоксам в макроскопии, то и рискнул высказаться. необходимы разборки на конкретных примерах, где обязательно будем иметь причинно-следственную инверсию.