ТурБулентность безсознательного
Хаос и порядок
Хаос и порядок - понятия, которые играют существенную роль в Физике открытых систем. Понятие - хаос - играло существенную роль уже в мировоззрении философов Древности, в частности, представителей школы Платона.
Не вдаваясь в детали, отметим лишь два сформулированных ими положения, которые сохраняют свое значение и по сей день.
По представлениям философов Древности - хаос - состояние материи, которое остается по мере устранения возможностей проявления ее свойств.
С другой стороны, из хаоса возникает все, что составляет содержание мироздания, т.е. из хаоса может рождаться порядок.
В физике понятие - хаос - и - хаотическое движение - является фундаментальными, но все же, недостаточно четко определенными. Действительно, согласно Больцману, наиболее хаотическим является движение в состоянии равновесия. Хаотическим, однако, называется и движение, далекие от равновесия. Это, например, - движения - в генераторах шума, предназначенных для подавления сигналов.
С точки зрения многих специалистов хаотическими, по сравнению с ламинарными, являются и различного рода турбулентные движения в газах и в жидкостях. Примером служит турбулентное движение в трубах. Оно возникает из ламинарного движения при достаточно большом перепаде давления на концах трубы. Представление о турбулентном движении как более хаотичном, чем ламинарное, кажется, как бы, само собой разумеющимся. Такой вывод основан, однако, на смещении понятий сложности и хаотичности. При наблюдении турбулентного движения проявляется именно сложность движения. Вопрос же о степени хаотичности требует дополнительного анализа и для количественных оценок необходимы соответствующий критерий, о котором речь пойдет ниже...
От восприятия к мысли
Несколько лет назад появилась популярная книга итальянского исследователя Джузеппе Кальоти Динамика неоднозначности Она издана на итальянском (1982, 1986), на немецком (1990) и английском (1992) языках. Английское издание вышло с предисловием Г. Хакена. К готовящемуся изданию на русском языке предисловие написал И. Пригожин. И тот и другой очень высоко оценивают книгу. О чем же эта книга, заслуживающая столь высокую оценку? Эта книга прежде всего о связи и соотношении в современном мире науки и искусства или, как теперь говорят, о связи двух культур. Отметим лишь трактовку автором перехода от восприятия к мысли. На одной из первых страниц книги он пишет: При исследовании восприятия могут проявляться обьединяющие факторы. Именно неупорядоченные в начале сенсорные стимулы, начинают коррелировать и организуются в мозгу в упорядоченные когерентные структуры, которые затем и превращаются в мысль...
Эволюция упорядоченности при турбулентном движении
Началом изучения турбулентного (сложного вихревого внешне неупорядоченного) движения служило наблюдение течений жидкости в трубках. Это имело место в первой половине XIX века (Hagen 1839). Первые закономерности турбулентного движения были открыты английским физиком и инженером Осборном Рейнольдсом (Osborn Reynolds) лишь более сорока лет спустя. В 1883 году он установил, что переход от ламинарного (плавного, упорядоченного) течения в трубках к турбулентному происходит при некотором критическом значении безразмерного параметра - числа Рейнольдса. Он же ввел и основную гипотезу теории турбулентности - гипотезу Рейнольдса. Ее суть состоит в следующем.
Турбулентное движение в несжимаемой жидкости можно описывать на основе уравнения Навье - Стокса с той разницей, что скорость является теперь недетерминированной, случайной функцией координат и времени. После усреднения этого уравнения по ансамблю (или пространственно-временного усреднения) из него следует бесконечная последовательность уравнений для моментов случайной скорости. В частности, в уравнение для средней скорости входят, в силу нелинейности исходного уравнения Навье - Стокса, вторые моменты флуктуаций скорости - тензор напряжений Рейнольдса.
Таким образом, возникает проблема замыкания - получение приближенной, но замкнутой системы уравнений для низших моментов скорости. Нулевое по флуктуациям приближение приводит к обычному уравнению Навье - Стокса.
Позднее выяснилось, что турбулентное движение отнюдь не является привилегией движения жидкостей по трубам. Оно является скорее правилом, чем исключением. Так, например, движение воздуха в атмосфере есть типичный пример турбулентного движения. Оно значительно сложнее турбулентного движения несжимаемой жидкости, так как пульсирует не только скорость, но и плотность и температура.
Еще более сложным является турбулентное движение на кинетическом уровне описания, например, газа Больцмана. Здесь, следуя гипотезе Рейнольдса, в качестве основы используется обобщенное кинетическое уравнение Больцмана для пульсирующей функции распределения...
Следующая ступень сложности - турбулентное движение полностью ионизованной плазмы. В качестве исходных следует использовать кинетические уравнения Максвелла для пульсирующих функций распределения электронов и ионов и пульсирующих напряженностей электромагнитного поля.
Наиболее сложным является, естественно, турбулентное движение в частично ионизованной плазме. Дополнительная сложность обусловлена как увеличением числа компонент, так и необходимостью использования квантовых кинетических уравнений для описания внутренних движений атомов и, особенно, химических превращений
Ю.Л. Климонтович. Введение в физику открытых систем. М.: Янус-К. 2002. 284с.
ТурБулентность бессознательного