Квантовый Портал

    Решила открыть тему, в которой попытаюсь в самой популярной форме пролить свет на интереснейшие вещи физического мира. Конечно же, в том, ракурсе, в котором это интересным кажется мне. Несмотря на то, что интересы у всех нас разные, постараюсь заинтересовать публику :) тем, что до сих пор поражает и меня. Надеюсь, что это пойдет на пользу всем участникам форума.
   Ни в коей мере не хочу превращать тему в ликбез. При наличии доступа в интернет, каждый желающий вполне способен сам справиться в поисковых системах о значении неясных физических терминов или понятий. Однако главная проблема состоит как раз в том, что без должного побуждения заниматься выяснением всего этого никому не хочется. Отсюда и вытекает задача пробудить такой интерес.
    При наличии интереса человек сам горы свернет в попытках добыть интересующую его информацию. А, будучи добытой, она усваивается поистине с огромной скоростью. Напротив, учение из-под палки ради аттестата или диплома приводит в точности к противоположному результату – человек зубрит каждый день по параграфу, а в конце концов ничего не помнит.
    Вспомним, как мы с легкостью способны пересказать до мельчайших подробностей содержание интересного для нас с фильма. И это притом, что во время его просмотра  мы не делаем абсолютно никаких усилий для запоминания. Вот что делает интерес! И ради возбуждения такого интереса мною и задумана эта тема.

О градиенте

    Начну издалека. Все вероятно слышали о законе Архимеда. А некоторые даже помнят, что на тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила. Т.е. предметы в воде становятся легче из-за того, что их выталкивает вода. Вещь известная с незапамятных времен – кто не видел плавающих на воде предметов? Заслуга Архимеда здесь только в том, что он определил величину этой силы, и она оказалась равной весу объема воды, равного по объему погруженной в жидкость части. А если тело погружено «с головкой», то, стало быть, всего его объема.
    Это не уникальное свойство воды. На нас, живущих на дне воздушного океана, действует и выталкивающая сила воздуха. Только он настолько легкий, что убыль нашего веса практически не ощущается. А вот вода – уже другое дело – у нее плотность почти такая же, как у нашего тела. И тут не заметить ее выталкивающего воздействия мы уже никак не можем.
    Помните ужасные сцены из фильмов, когда человека засасывали зыбучие пески? Кадры леденят кровь. А между тем, песок примерно в полтора раза плотнее человека, а, значит, при равных объемах он во столько раз будет тяжелее. По Архимеду его выталкивающая сила будет настолько велика, что человек не сможет погрузиться даже на половину. А если трясти банку с песком, в котором зарыта пластмассовая бусина, то она очень скоро всплывет на поверхность.
    Сейчас для нас не столь интересна количественная сторона дела, выясненная Архимедом, сколько ответ на вопрос – ПОЧЕМУ происходит такое выталкивание?
    Вообще-то вопросы «почему?» не физичны :). Конечно, во многих случаях удается свести частный случай к общему. Но тогда маленькое «почему» лишь превратится в большое. Физики на такие «почему» обычно отвечают, что, мол, таков закон природы :). И, в общем-то, они правы – естествоиспытание дает нам информацию о характере мира, но не отвечает прямо на вопрос о том, отчего этот характер именно таков. О таких вещах приходится только строить догадки.
    Кстати Архимед так и не узнал отчего происходит выталкивающая сила. По сути, его открытие явилось не более чем констатаций природного факта, а отнюдь не его объяснением. Тоже можно сказать и про Кулона, количественно определившего силы притяжения электрических зарядов. И про Галилея, измерявшего ускорение свободного падения тел. Да и самого Ньютона, открывшего закон Всемирного тяготения. Все это были лишь количественные закономерности тех процессов, которые в качественном виде были почти общеизвестны. Все они определяли параметры этих процессов, но не говорили о том, почему они происходят.
    Закон Архимеда в этом ряду чрезвычайно интересен тем, что относительно его мы в настоящий момент уже знаем причину этого явления. И если мы проведем параллель между законом Архимеда с другими явлениями, где проявляет себя сила, то увидим поистине потрясающее зрелище!
     Выталкивающая сила по Архимеду объясняется ныне так. Слои воды лежат друг на друге так, что верхние давят на нижние. Из-за этого в глубине давление воды (обусловленное ее тяжестью) выше, чем на поверхности. Из-за этого на нижнюю часть погруженного в воду предмета (погружаемую более глубоко) вода давит сильнее, чем на верхнюю (которая погружена менее глубоко). Этой разницей между давлениями «снизу» и «сверху» как раз и обусловлена выталкивающая сила воды.
     Вывод в достаточной мере парадоксальный. Выталкивающая сила оказывается обусловлена не столько давлением воды, сколько НЕРАВНОМЕРНОСТЬЮ такого давления. Т.е. в воде давление нарастает с глубиной, что на языке физики означает, что ГРАДИЕНТ давления направлен вниз, а выталкивающая сила пропорциональна величине этого градиента и направлена вдоль него.
     Градиент отражает неравномерность среды в той же мере, в которой флюгер указывает направление ветра. Ветер тоже происходит из-за разности давлений горячих и холодных воздушных масс (горячий воздух чуточку легче). Тоже имеем ровно ту же НЕРАВНОМЕРНОСТЬ, которая в попытке выровняться гонит воздушные массы вдоль направления градиента (но в противоположном направлении, как и в случае выталкивающей силы).
     Реки текут из верховий в низовья. И тут неравномерность уровней создает тот градиент, которые гонит воду.
    Тепло от горячего тела поступает к холодному, но не наоборот. И тут проявление того же градиента, только градиента температур.
     Впрочем, если быть точной, то градиент никого никуда не гонит :). Он вроде как бы существует сам по себе, но объекты, помещенные в его, так специфично на него реагируют. Одни сползают в прямом направлении градиента, другие в обратную сторону. Но сам градиент, подобно дихотомии Инь и Ян :), создает лишь ту «альтернативу», к которой многие объекты не могут оставаться равнодушными.
     Вот еще, на мой взгляд, важный пример, способный дополнительно прояснить ситуацию – притягивание маленького магнитика к большому. Отчего маленький магнитик разворачивается противоположным полюсом к большому (как стрелка компаса) – вполне понятно, и не в этом странность ситуации. А вся странность в том, что ведь он притягивается! И это не смотря на то, что один из его равных по силе полюсов испытывает притяжение, а другой отталкивание. Отчего же, в данном случае, сила притяжения взяла вверх над силой отталкивания?
     И тут мы видим проявление того же градиента! Сила притяжения магнита (впрочем, как и сила электростатического и гравитационного притяжения) падает, пропорционально квадрату расстояния. А, значит, имеем градиент «напряженности поля», из-за которого более удаленный (отталкивающийся) полюс маленького магнитика оказывается в более слабом поле, чем чуть более близкий (притягивающийся) полюс. И эта разница, точь-в-точь как в законе Архимеда, двигает маленький магнитик в направлении большого. Будь поле равномерным – произошла бы только ориентация маленького магнитика в направлении силовых линий поля, но никакого движения при этом не было бы.
    Такое явление относится к поведению диполя в неоднородном поле. Очень во многих случаях сам градиент является той причиной, которая порождает то самое «неравенство концов», как расположенных в разных точках неоднородного (т.е. имеющего градиент) поля.
    Если мы отвлечемся от строгости рассмотрения, то вполне можем вспомнить о своей собственной «расщепленности». Той «целостности», о которой горюют во многих эзотерических учениях, как об утеренном качестве.
    И если рассматривать отсутствие целостности, как расщепление в «диполь» :), то становиться отчасти понятным, отчего на нас действуют разные силы. Будь мы «целостными» - на нас не действовал бы даже градиент!
    Хорошо это или плохо – сейчас оценивать не стану, тем более, что есть совершенно разные мнения на этот счет. Но одновременное присутствие в нашей душе противоположных тенденций, несомненно, ставит нас в «скользящую» позицию. В каких-то пределах это позволяет даже управлять тем, куда нас несут могучие силы. Ну, может быть не так, чтобы обрести полную свободу «передвижения», но уже так, как можно управлять санями, тормозя с одной стороны ногой :).

P.S. В сообщении был затронут, так называемый, «градиент скалярного поля». А бывает еще и векторного! :)

Pipa
Оч благодарна за тему.. Жду продолжения  :)

Насчет градиента и его значимости – полностью солидарен! :) В книге я даже высказываю более сильное утверждение – что любая сила в Природе связана с градиентом энергии. В том числе, это относится и к «силам» на тонких (квантовых) уровнях реальности :).

так Люцик и есть - его величество Градиент :)

    Люцик - это видимо уменьшительное от Люцифер :).

конечно 8)

    Судя по посту Доронина (#3), он прямо-таки проженный сатанист :).

Pipa
рассмешили ;D
меня всегда забавляли ярлычки бивалентной логики в стиле "что такое хорошо и что такое плохо"  8)

Уважаемые коллеги, действительно, популяризация весьма любопытный процесс!
Наша умница Пипа подняла целый слой весьма специфичной проблематики. К примеру в нескончаемой "редакционной войне" за упрощение смыслового содержания текстов часто приходится задумываться об оптимизации принципов подачи научного знания.
Увы...в современном Мире это не столь уж и простой вопрос...
Прежде всего возникает неблагодарная задача идеологического выбора материала. Ведь довольно часто можно встретить настоящую идеалистическую чушь (даже звучащую из уст известных ученых), в сравнении с которой бред сивого мерина звучит райским пением...
Впрочем, к глубочайшему сожалению, за примерами далеко ходить не приходится:
http://www.znanie-sila.ru/stuff/issue_6.html   

    Никак не могу согласиться  с уважаемым Folor'ом по поводу предисловия книги Ольги Балла "Тогда еще все было возможно". Автор отнюдь не заслужил такой суровой оценки. Видимо сказалось то, что folor не знаком с творчеством этого в  высшей степени интересного автора, и попал под влияние первого абзаца, необратив внимания на его явный модальный оттенок ("если бы"). Популярность изложения требуют захвата внимания аудитории даже с привлечением такого приема, как представление фантастических допущений.
    Что же касается конкретных утверждений автора книги о том, что своей победой научное мировоззрение обязано христианству, то это преувеличение надо рассматривать в контексте, ограниченным самим автором. Я тоже считаю это утверждение преувеличением, поскольку разделяю мнению Доронина о роли количественных закономерностей.
    Действительно, мифологическое мировозрение способно "объяснять" задним числом происходящие в мире события, аппелируя к деятельности скрытых мистических сил или сущностей. Однако предсказательной силой такие объяснения не обладают. Например, одинаково легко объясняется, как то, почему мост не проваливается, выдерживая нагрузку, так и то, отчего он провалился :). Легко оттого, что противостояние двух сил, здесь довольно очевидно. Всегда имеется возможность аппелировать к Иню или Яню :), когда уже знаешь, развалился мост под нагрузкой или выдержал ее. Но только точные количественные оценки позволяют сравнить эти силы между собой и предсказать, какую нагрузку выдержит данный мост. Именно это делает научный подход крайне полезным для практических целей, подчеркивая несостоятельность спекулятивных объяснений.
    Ольга Балла по своим воззрениям, несомненно, материалистка и "стихийный" философ. Она не ученый, и потому порой допускает досадные просчеты в суждениях, касающихся науки, но в целом ее публикации хороши и полезны не только для широкой аудитории, то и для "научного люда".
    Лично меня "идеалистическая чушь" сильно не раздражает, когда она высказывается людьми соотвествующего сорта. Тут я понимаю, что ни на что больше они просто не способны. Зато сильно переживаю, когда такую чушь несут люди, которых я уважаю. Например, меня сильно расстроили ранние статьи Доронина и последняя статья Каминского ("Вариации на тему Эверетта" (http://quantmagic.narod.ru/volumes/VOL422007/p2101.html)).
    В отношении тематики нашего форума (касаемо его магической составляющей) считаю весьма интересной статью того же автора - "Мифология мифа" ( http://wsyachina.narod.ru/social_sciences/myth_6.html ). Folor'у этот материал вероятно не слишком понравится в силу несколько иных интересов :). Но в рамках данной темы, я очень бы хотела, чтобы уважаемый folor поделился с участниками форма чем-нибудь в позитивном плане. Тем более, что я твердо уверена, что ему есть чего рассказать. Вот хотя бы о природе Времени.

Pipa
хех... у меня бы дааавно было бы нервное истощение, если бы меня расстраивали позиции других... тем более при моем зрении...
потому считаю, что предоставлении права выбора на высших уровнях осознания суть единственный способ выживания Вселенной :)
беру с нее пример ::)
 и с чего Вы решили, что у Каминского испортился вкус? может просто Вы еще не развили свой в аналогичной фазе...
впрочем, четко обозначить свою позицию бывает оч полезно для себя любимой... следующим шагом частенько приходит понимание, что не туды вляпалась...

Спасибо за ссылку. Обязательно приведу ее на форуме "Мост между мирами" и обязательно скажу, что это вы были так любезны, и подсказали мне ее. :)
Но похоже, Пипа, вы плохо прочитали статью, которую хвалите и рекомендуете к ознакомлению. Вы читали по диагонали? :)

Ольга Балл пишет:

Покуда человек живёт в мифе и совпадает с ним, нет речи о его, мифа, понимании, поскольку в нём нет и нужды: человек понимает не миф, а всё — через него. Миф тогда — не видимый предмет, а очки, через которые смотрят. …

А миф — это дом. Миф — это не то, что „понимают“, и не то, во что „верят“: это — то, в чём непосредственно живут, от чего не отделяют себя…

..мифы — не убеждают, а образуют естественную среду человеческого обитания, потому что отвечают очень издревле сложившимся формам восприятия человеком мира.

Рациональные, научные построения ничуть им не противоречат, поскольку работают внутри их, на их основе.

Думаю, цитат достаточно?
Мифы ничего не «объясняют», тем более, задним числом.
Мифы СОЗДАЮТ  «естественную среду человеческого обитания» - СТРУКТУРИРУЮТ его жизненное пространство, и тем самым ПРЕДОПРЕДЕЛЯЮТ те знания (их содержание и форму), которые человек сможет извлечь из этого пространства в качестве его ресурса.
Не знаю, понравится ли ТАКОЙ взгляд на миф Folorу, но вам уж точно не понравится. :)
А главное – будет ли понятен?  ???

April
позволю себе маленькое уточнение...

Не поняла, что именно я должна себе уяснить из этих уточнений?
По простому, в двух словах, можете ответить?

April
ну зачем же сразу оборонительную позицию принимать?!
просто к Вашему посту дополнение, а то многими слово миф воспринимается только в контексте "мифы и легенды древней Греции" :)
(2 май майн, началось движение вперед к санскриту ;) , когда одно слово может нести кучу информации...

По крайней мере моя позиция понятна.
А сразу  нельзя было так написать: многими слово "миф"... ?
Тогда бы и ваша позиция тоже была понятна, мне бы и спрашивать не пришлось.

Дорогая Пипа, прошу прощения за редкость появления...
Все же, особенно в контексте высказываний нашей коллеги Айприл, позволю себе не изменить мнения о протектируемом Вами авторе...
Кстати, писания креатинистов, далеко не так уж и безобидны с когнитологической точки зрения:
http://www.sciam.ru/2004/11/cosmology1.shtml
Благодарю, милая Пипа, за интерес к моим скромным исследованиям. Однако, досточтимый Сергей Иванович, так заразил нас всех вирусом книготворчества :).
Вобщем, все свободное время уходит на очередной опус -
"Тайна машины времени" (Ред.план из-ва "Фактор"2007). Закончу, обязательно попрошу Сергея Ивановича представить в "Квантовой магии" ознакомительные материалы.     

Хорошо тема начиналась, но как-то заглохла.

Вопрос номер один. По мотивам уже поднимавшейся темы о выталкивающей силе Архимеда.
Берем кусок дерева. Помещаем его в воду. На него действует сила притяжения земли и выталкивающая сила Архимеда. Как будет вести себя деревянный предмет на глубине 10 км? Станет ли он всплывать, учитываю тот факт, что разница давления на него в первом случае значительна (давление на поверхности нулевое, а в нижней части предмета масимальное), а во втором случае, на глубине 10 км, разница практически нулевая - давит ли на тебя столб в 10 км, или 10 км и 10 см не важно. Следует ли здесь согласовывать рассуждения с силой притяжения земли?

Вопрос номер два.
Кто-то может популярно объяснить эффект Бернулли для движущихся газов и жидкости?
Берем трубку и прогоняем через нее газ (или жидкость, если дело происходит в воде).
Согласно школьному курсу физики давление зависит от скорости движения молекул. А что у нас получается в случае с движущейся средой? В ней появляется допонительная скорость движения молекул от потока. Но давление при этом резко падает. Настолько резко, что может притянуть массивные корабли. "Закон Бернулли объясняет, почему суда, движущиеся параллельным курсом, могут притягиваться друг к другу (например, такой инцидент произошёл с лайнером «Олимпик»"
Почему?

Приложимо ли в физике такое же отношение к законам, как в знании языка к правилам? То есть, если знаешь правила, но не знаешь исключения, то говорить грамотно на языке ты не сумеешь.