Самовоздействие волн. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Самовоздействие волн - изменение характеристик волнового процесса вследствие инициируемых им разл. нелинейных явлений в среде. В узком смысле термин «самовоздействие волн» применяется к однокомпонентным системам с безынерционной нелинейностью. Рассмотрим, напр., ур-ние для простых волн:

Решение этого ур-ние задаётся неявным соотношением:

с нач. условием

пока нелинейные эффекты малы,

это решение принимает вид:

Следовательно, волна распространяется без искажения формы и с пост. групповой скоростью V. В общем случае

решение Яоши задачи для ур-ния (1) существует только в течение конечного времени: рост нелинейности (слагаемого ии_х)ведёт к деформации профиля волны, а в дальнейшем - к её опрокидыванию. Аналогично в случае нелинейного ур-ния теплопроводности

при

решение существует конечное время (т. н. время обострения), в течение к-рого возникает локализованная структура с убывающей шириной и неограниченно растущей амплитудой.

Как правило, в физ. задачах конечность времени существования или неограниченный рост решения связаны с пренебрежением к--л. эффектами. Если, напр., учесть диссипативные процессы, добавив в правую часть (1) слагаемое аи_хх, а > 0:

(Бюргерса уравнение ),то в этом случае конкуренция нелинейного увеличения крутизны профиля и его диссипативного сглаживания может давать решения с неизменным во времени профилем - ударную волну с конечной толщиной фронта. Кроме того, возникнут решения с убывающей амплитудой.

В примерах (1), (2) самовоздействие волн вело к эффектам типа опрокидывания фронта или к обострению профиля. Однако в ряде случаев именно нелинейные процессы ограничивают развитие неустойчивости. Напр., обобщённое ур-ние

при

имеет единственное однородное решение: и = 0, к-рое неустойчиво по отношению к возмущениям типа

с волновыми векторами

. Самовоздействие волн, описываемое слагаемым (-u³) в (4), ограничивает рост амплитуды возмущений, и в системе устанавливается стационарная пространственно-пе-риодич. структура.

Строго говоря, однокомпонентные системы с самовоздействнем - это приближённое описание многокомпонентных систем, в к-рых характерные времена эволюции разл. степеней свободы сильно различаются. Напр., в нелинейной оптике безынерционная нелинейность для сильной световой волны формируется быстрыми по-ляризац. процессами в среде, инциируемыми самой световой волной. В общем случае временем задержки отклика среды на волновой процесс пренебрегать нельзя. При этом говорят об инерционной нелинейности или о нелинейной многокомпонентной системе. Пример - ур-ние Курамото - Цудзуки (двухкомпонентная система):

описывающее поведение многих систем в окрестности бифуркац. значений параметров (см. Бифуркация ).Здесь w - комплекснозначная функция, а С₁ и С₂ - действительные числа. При подходящем выборе коэффициентов ур-ние (5) допускает как простейшие, стационарные решения, так и более сложные, вплоть до стохастических (т. н. диффузионный хаос ).Конкуренция диссипативных процессов и эффектов самовоздействия волн (в указанном смысле) ведёт к усложнению динамики системы. Физ. пример инерционного самовоздействия волн - тепловая дефокусировка лазерного излучения, обусловленная изменением показателя преломления среды при её нагреве излучением (см. Самодефокусировка света).

Литература по самовоздействию волн

Знаете ли Вы, в чем ложность понятия "физический вакуум"?

Физический вакуум - понятие релятивистской квантовой физики, под ним там понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. Физическим вакуумом релятивистские теоретики называют полностью лишённое вещества пространство, заполненное неизмеряемым, а значит, лишь воображаемым полем. Такое состояние по мнению релятивистов не является абсолютной пустотой, но пространством, заполненным некими фантомными (виртуальными) частицами. Релятивистская квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости Гейзенберга, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные, то есть кажущиеся (кому кажущиеся?), частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Виртуальные частицы физического вакуума, а следовательно, он сам, по определению не имеют системы отсчета, так как в противном случае нарушался бы принцип относительности Эйнштейна, на котором основывается теория относительности (то есть стала бы возможной абсолютная система измерения с отсчетом от частиц физического вакуума, что в свою очередь однозначно опровергло бы принцип относительности, на котором постороена СТО). Таким образом, физический вакуум и его частицы не есть элементы физического мира, но лишь элементы теории относительности, которые существуют не в реальном мире, но лишь в релятивистских формулах, нарушая при этом принцип причинности (возникают и исчезают беспричинно), принцип объективности (виртуальные частицы можно считать в зависимсоти от желания теоретика либо существующими, либо не существующими), принцип фактической измеримости (не наблюдаемы, не имеют своей ИСО).

Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.

Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.

Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.

Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.