Баллистическая теория Ритца и картина мироздания

Семиков Сергей Александрович

Давно отмечено, что форма и содержание связаны. Поэтому, как подтверждает Дёмин, люди и предметы получают свои имена не случайно, а по некоему закону связи формы и содержания, словно мы интуитивно чувствуем природу явлений. Оттого в языке приживаются именно те слова, имена, названия, которые ложатся на душу, резонируют, отвечают внутреннему содержанию называемого объекта, о чём говорил ещё Пифагор, слышавший по его признанию музыку, гармонию объектов природы. Поэтому уже из внешнего анализа языка, фольклора можно многое узнать об устройстве нашего мира, как в силу интуитивно точного подбора смысла слов, так и по причине того, что в языке сохранились многие ныне забытые открытия древних. В силу этого огромный заряд древних знаний содержат книги В.И. Даля: "Толковый словарь живого великорусского языка" и "Пословицы русского народа". И наоборот, форма (имя, название) определяет, программируют содержание. Как учил доблестный капитан Врунгель: "Как вы яхту назовёте, так она и поплывёт".

Достаточно вспомнить примеры, когда имя учёного, изобретателя удивительным образом перекликалось с темой его исследований (§ 1.4). Скажем, И.И. Ползунов построил первый паровой двигатель, работающий за счёт двух поршней-ползунов в непрерывном режиме. А. Белл (bell —

звонок) изобрёл телефон. Братья Люмьер (фр. lumiere — источник света, просвещение) изобрели кинематограф. Биохимик М.С. Цвет разработал хроматографию. Физик П.Н. Лебедев открыл давление света с помощью белых и чёрных крылышек. Астрофизик Аристарх Белопольский построил, подобно Аристарху Самосскому, новую картину космоса, надолго забытую и альтернативную замкнутому в сферу космосу Аристотеля, а сочетание "Белое Поле" — означает в традиции "Небесный Мир". Наконец, словно по имени Вальтера Ритца, создателя баллистической теории (БТР), назван популярный автоматический восьмизарядный пистолет "Вальтер". И таких примеров сотни. Здесь нет никакой мистики, идеализма, а есть глубокий закон природы — закон всеобщей взаимосвязи явлений. Не зря именно такую взаимосвязь явлений признаёт диалектический материализм. А сверхъестественными подобные совпадения кажутся, как понял ещё Демокрит [31], лишь от незнания этой скрытой взаимосвязи и законов природы. Примерно так и закономерное движение солнца, звёзд, прежде окутанное во тьме незнания туманом мистики, в последствии нашло естественное объяснение. Итак, созвучия, параллели, символизм, их анализ, важны в науке не меньше, чем в поэзии, живописи и художественной литературе.

С одной стороны яркие образные сравнения помогают лучше воспринять, усвоить и запомнить информацию, порой на всю жизнь, если сравнение удачное: работает ассоциативная память. Именно так устроены наше мышление и память: образуются стойкие связи, ассоциации. Они увязывают одно с другим, структурируют информацию, облегчая её запоминание и осмысление. Именно в этом состоит суть мнемонических методик. Образный язык помогает увлечь читателя, зажечь идеей. Поэтому такие сравнения находят широкое применение в научно-популярной литературе (§ 5.5). Да и в научных книгах, статьях не стоит ими пренебрегать. Одна удачная модель, аналогия, — порой заменяет целую страницу формул. С другой стороны, количество и точность, удачность таких параллелей, аналогий, ассоциаций, может служить мерой и критерием истинности теории. Не зря мы приемлем именно те теории, в которых нам многое созвучно, в которых мы видим отражение привычного для нас мира и предметов.

К другим же теориям, скажем к теории относительности или квантовой, многие люди испытывают неприятие и даже отвращение. Такие бессмысленные концепции им органически чужды, поскольку противоречат миру привычных вещей и взглядов — тому, что обычно называют здравым смыслом, интуицией. И лишь насильственно, через постепенное привыкание, учёные сживаются с этими теориями. Внутреннее отторжение подобных идей людьми, не скованными догмами, должностями, привычкой мыслить извращённо (как некоторые учёные), — служит лучшим критерием ошибочности теории.

Наконец, последнее. Поиск ассоциаций, взаимосвязей, параллелей явлений служит весьма эффективным средством научного поиска. Именно такой метод аналогий, как показывает история науки, кратчайшим путём приводит к открытию. Ведь суть науки состоит как раз в установлении взаимосвязей явлений и фактов. Поэтому в науке образное, ассоциативное мышление важно не меньше, а может и больше, чем в искусстве. Учёный тем и отличается, оттого и совершает открытия, что, подобно другим людям творческих профессий, чутко улавливает существующие в природе взаимосвязи, закономерности явлений, их скрытую гармонию, которую и доносит до людей своим творчеством, облекая в привычные образы.

Природа, как отмечали Коперник, Ломоносов, Ньютон, — крайне проста, экономна и не роскошествует излишними причинами. Именно за счёт взаимосвязей, самоподобия природа в малом содержит сразу многое, "одну вещь обогащает многими действиями", чему видели массу примеров в данной книге, где один рисунок служил для иллюстрации многого, а эффект Ритца объяснял весь космос. Недаром по такому ассоциативному механизму работает и наша память, вмещающая благодаря установлению связей очень многое. Так и кусок голографической пластинки содержит информацию сразу обо всей запечатлённой на ней картине. Такой ассоциативный метод мышления, тесная взаимосвязь, автомодельность явлений важны ещё и потому, что одно фундаментальное открытие влечёт за собой целую цепочку, лавину важных открытий, словно ядро кристаллизации, вызывающее в пересыщенном растворе стремительную кристаллизацию. То же и в науке: одно цепляется за другое, что ведёт к перестройке всей физики и космологии. Именно так Демокрит и Лукреций выстроили целую батарею важных и правильных идей, полностью пересмотрев картину мира Аристотеля. Так же и открытие Коперника привело к цепной реакции расцвета механики, физики, астрономии в XVII в. Аналогично и баллистическая теория, открывая единую природу всех типов взаимодействий, ведёт к прорыву в будущее и разработке сверхтехнологий.

Приведём ПРИМЕР. Учёные давно открыли электрическую природу света и то, что различные типы излучений (радиоизлучение, ИК-лучи, свет, УФ-лучи, X-лучи, гамма-лучи) — это всё электромагнитные колебания, разнящиеся лишь частотой. Однако непонимание механической природы света, его структуры и принципов движения, долго не позволяло открыть способ трансформации света в другие частотные диапазоны. Ведь гораздо удобнее, вместо громоздких генераторов на каждый из диапазонов, иметь под рукой компактный лазерный источник и трансформатор спектра его излучения, подобно использованию трансформаторов напряжения (вместо набора разных источников) или редукторов, коробок скоростей в автомобиле (вместо набора разных двигателей). Конечно, нелинейная оптика открыла ряд способов преобразования оптического спектра. Лазеры ультракоротких импульсов позволяют превращать свет даже в терагерцовое и рентгеновское излучение, но с малой эффективностью. Можно вызвать сдвиг спектра и по эффекту Доплера, меняющему частоту fсвета на f'= f/(1+ V _r/ c),

например в редукторе Белопольского с крутящимися зеркалами. Но доплеров сдвиг частоты обычно ничтожен ввиду малой скорости источников V _r<< c[74]. Лишь в лазерах на свободных электронах с помощью мощных ускорителей, разгоняющих электроны до V c, удалось трансформировать свет лазера, рассеянный летящими электронами (отражённый "электронным зеркалом"), в гамма- и рентгеновские пучки. Но и эта технология слишком дорога, сложна и малоэффективна. К счастью, способы преобразования частоты от движения источника не исчерпываются эффектом Доплера, ибо есть ещё эффект Ритца f'= f/(1+ La _r/ c ²) (§ 1.10). Именно он открывает новый, универсальный способ трансформации оптического спектра в любой другой диапазон электромагнитных волн от радио- до гамма-излучения, поскольку не требует разгона до световых скоростей. С подобными трансформаторами светового излучения в неоптические диапазоны уже встретились в космосе на примере пульсаров, квазаров, радиогалактик и барстеров (§ 2.21). Они удалены на астрономические расстояния Lи потому сильно преобразуют спектр звезды даже при малых ускорениях ar.

Однако применимость эффекта Ритца для трансформации частоты в земных условиях, казалось бы, ограничена ещё больше, чем у Доплеровского, поскольку в f'= f/(1+ La _r/ c ²) надо обеспечить La _r/ c ²порядка ±1, т. е. для L~1 м нужны a _r= c ²/ L~10 ¹⁷м/с ²! Это ускорение недостижимо для излучающих приборов, но его легко сообщить атомам и электронам, излучающим и переизлучающим свет! Поскольку в поле Eускорение электрона a=Ee/m, где e/m=1,76·10 ¹¹Кл/кг, то a=10 ¹⁷м/с ²уже при E~10 ⁶В/м (для ионов E~10 ⁹В/м). Этот и даже на порядки большие уровни поля ныне легко достижимы. Поэтому в земных лабораториях можно создать универсальные трансформаторы спектра аналогичные космическим. Для этого в поле E~10 ⁶–10 ⁹В/м надо придать ускорение пучку излучающих ионов или рассеивающих свет электронов, и их оптическое излучение, пройдя в сверхчистом вакууме путь L, преобразуется в радио-, терагерцовый, ИК-, УФ-, рентгеновский или гамма-диапазон в зависимости от знака и величины поля E. Частоту излучения можно плавно перестраивать, меняя пролётную дистанцию Lдо переизлучающей пластины (Рис. 201). А раз частицы не надо разгонять до V c, то КПД трансформации оптического излучения будет почти 100 %.

Рис. 201. Трансформатор Ритца: свет лазера частоты f переизлучается ускоренными электронами и на пути L преобразуется в излучение f' любого иного диапазона.

Интересно, что нечто подобное ещё в 1950 г. предложил С.И. Вавилов, как раз имея в виду проверку баллистической теории. Он предлагал модулировать скорость пучка ионов, каналовых лучей за счёт быстрой перезарядки (быстрых изменений величины ускоряющего поля) и наблюдать, возникнут ли при этом предсказанные Ритцем нелинейные преобразования спектра и фазы световых колебаний ( УФН, 2001, Т.171, № 10). Но внезапная смерть Вавилова в 1951 г. не позволила ему построить установку и осуществить эксперимент (§ 2.9). Теперь же применение БТР и возросшие технические возможности позволят легко сконструировать такие эффективные преобразователи и реализовать замысел Вавилова. Более того, возможно, подобные трансформаторы излучения уже давно работают там, где электроны движутся с огромными ускорениями (в грозовых разрядах, генераторах аттосекундных импульсов, синхротронах), однако генерируемое при этом рентгеновское и гамма-излучение интерпретируют как синхротронное или тормозное излучение электронов.

Таким образом, единая механическая основа движений света и частиц, снарядов открывает большие возможности в плане преобразования световой энергии. Говоря об ассоциациях и образах, надо отметить, что эта баллистическая модель света и единство излучений разных частот с детства прививается нам мнемоническим правилом для запоминания цветов светового спектра радуги: "Каждый Охотник Желает Знать Где Сидит Фазан". Причём эта баллистическая аналогия насчитывает много тысячелетий: ещё в древнеиндийском эпосе "Рамаяне" радуга называлась "семицветным луком Громовника", то есть охотничьим или боевым луком Индры, которому, так же как славянскому Громовнику-Перуну, лук служил для метания световых стрел-молний, вошедших позднее в эмблемы римских легионеров и российских войск связи (§ 1.9, § 5.2). Тем самым баллистическая, стрелковая аналогия связывает воедино прошлое и будущее, механику и оптику, оптическое и радиоизлучение. Будем надеяться, что открытая Ритцем единая механическая, баллистическая основа, взаимосвязь всех типов энергии, всех видов взаимодействий и излучений, позволит далеко продвинуться в плане их понимания и практического применения путём преобразования одних энергий в другие.