УДК 524.8
А.Т. Глухов
ПРИБАВОЧНАЯ ЭНЕРГИЯ ВО ВРЕМЕНИ И ПРОСТРАНСТВЕ
Встатье рассматривается гипотеза о том, что в результате перехода энергии из одного вида в другой формируется новое вещество и прибавочная энергия, которая характеризует новые качества этого вещества. Если техносферные или природные события происходят без превышения пределов появления количества вещества и положительного влияния прибавочной энергии, то обеспечивается нормальное протекание процессов во времени. В противном случае будет иметь место отрицательное влияние избыточной энергии. Приводятся примеры появления во времени и пространстве положительной и отрицательной прибавочной энергии
Ключевые слова: прибавочная энергия, положительное и отрицательное влияние энергии, безопасность процессов, время, пространство, вещество, антивещество, энтропия, симметрия, хиральность
Вкачестве энергии материальной системы принимается, измеренная в механических
единицах работы сумма всех действий, которые происходят в определѐнном состоянии системы, когда система любым способом переходит из зафиксированного состояния в нулевое состояние [1-8]. Переход энергии из одной формы в другую происходит постоянно, при этом действует закон ее сохранения. Смысл этого закона раскрывается теоремой Нетер [1]: «… закон сохранения однозначно соответствует той или иной симметрии уравнений, описывающих физическую систему …; эквивалентен однородности времени, то есть независимости всех законов, описывающих систему, от момента времени, в который система рассматривается». Преобразование энергии - процесс природной среды, происходящий во времени и пространстве, в котором изменяется форма существования энергии и форма существования вещества. С позиции антропоцентризма можно отличать положительное и отрицательное направления изменения энергии. Преобразованная (иная) форма энергии характеризует иную форму существования вещества. Положительное преобразование энергии может иметь место в процессах изменения тепловой энергии пара в механическую энергию движения; механической энергии падающей воды в электрическую энергию потенциалов; гравитационное взаимодействие планет в приливную энергию трения; преобразование энергии света в энергию АТФ зеленого листа и иные формы. Отрицательное направление преобразования энергии происходит, например, при неуправляемом взрыве: энергия расширения газов сгоревшего пороха переходит в механическую разрушающую ударную волну; энергия цепной реакции атомной бомбы переходит в энергию поражающих факторов (световую, ударную, радиоактивную); энергия трения частиц внутри дождевой облачности приводит к формированию разности электрических потенциалов и неуправляемому электрическому разряду (молнии); энергия тектонического движения литосферных плит приводит к землетрясениям и извержениям вулканов. Примером также может служить преобразование природной энергии и вещества в положительные формы, пригодные для жизни [3, 4]. Организм осуществляет захват вещества, содержащего энергию, или воспринимает энергию светового излучения. Часть этой энергии используется для построения собственного тела – потребительная энергия. Другая ее часть является избыточной, в которой на первый взгляд нет необходимости. Небольшая ее часть бесполезно диссипирует. Большая же часть избыточной энергии используется организмом для приобретения новых качеств. Эту часть энергии будем называть прибавочной. Любые процессы преобразования энергии и вещества во времени устанавливаются существованием самого времени, то есть прошлым, настоящим и будущим. «Время - компонент измерительной системы, используемый для определения порядка следования событий, для сравнения продолжительности событий и интервалов между ними, а также для количественного описания движения объектов». Так определяет время Шон Кэрролл, ссылаясь на интернет и Wikipedia [5, C. 12]. «Самая загадочная характеристика времени – наличие у него направленности: прошлое отличается от будущего. Это стрела времени. В отличие от направлений в пространстве, которые между собой равноправны, у Вселенной, …, есть пред-
216
почтительная ориентация во времени». Причиной наличия направления во времени являются существующие необратимые процессы, то есть события, «которые происходят в одном направлении времени, но никогда в [обратном]». Таким образом [5, C. 491], «время само по себе - это лишь приближение, …, не несущее никакой фундаментальной значимости. … Глобальное [же] ощущение того, что базовые ингредиенты квантово-механической теории могут проявляться совсем иначе, не так, как мы привыкли видеть в классическом режиме, [то есть] время может быть стихийным явлением, а не неотъемлемой частью нашего окончательного описания мира» …; «само по себе это ничего не говорит нам о том, почему … условия на одном конце времени … [прошлое], должны так радикально отличаться от условий на другом (в «будущем»)». Реальные же законы физики обратимы. Высокоэнтропийные состояния не будут стремиться переходить в состояния с низкой энтропией. Основа обратимости - сохранение информации [2]. Информация, необходимая для описания состояния системы, сохраняется, несмотря на ее динамические характеристики во времени. Два разных состояния с течением времени переходят также в два разных состояния. Если бы они переходили в одно состояние, то невозможно было бы восстановить прошлое этого состояния. То есть в соответствии с теоремой Лиувилля (функция распределения постоянна вдоль любой траектории в фазовом пространстве [7]) невозможным является событие, для которого высркоэнтропийные состояния системы стремились бы в состояния с низкой энтропией. Примером формирования нового вещества и прибавочной энергии в масштабе вселенной имеют место события во времени и пространстве. Появление облака газа и пыли (галактической туманности) требует для своего формирования гравитационной и тепловой неравномерности пространства [1]. Если размер туманности достаточно велик, она начинает сжиматься под давлением собственной гравитации. Известно, что реакция термоядерного синтеза происходит при гравитационном скоплении водорода и при условии значительного возрастания давления и температуры. При достижении массы и энергии до необходимого уровня появляется новая звезда, то есть положительная прибавочная энергия, которая характеризует новое качество процесса. При этом энтропия возрастает. А звезда, да еще с несколькими планетами, является более упорядоченной системой, чем рассредоточенное межзвездное облако газа и пыли. Энтропия увеличилась и точно также возросла степень упорядоченности. Взаимодействие гравитации с другими силами обладает способностью создавать порядок, одновременно, повышая энтропию. Эти тенденции противоречат второму закону термодинамики. «Связка» [возрастание] энтропии - [увеличивает] беспорядок «не идеальна». Иногда это напрямую связано с порядком, а иногда нет [5]. Более сложные молекулы формируются, опять же при усложнении условий: эволюция жизни звезды и взрыва сверхновой. В этот момент элементарные частицы образуют ядра атомов и сами сложные атомы железа, углерода, кислорода и других. Для их формирования и распространения в пространстве затрачивается положительная энергия, часть которой бесполезно диссипирует. Другая часть этой энергии затрачивается на формирование вещества с иными новыми качествами. Эту часть избыточной энергии также будем называть прибавочной энергией. Появление нового вещества и его прибавочной энергии характерно, как для костной материи астрономического масштаба, так и для вещества, размеры которого соизмеримы с размерами объектов микромира [3]. Например, происхождение вселенной объясняется теорией «большого взрыва» [1], которая принята большинством ученых в качестве основополагающей. «Кварки и глюоны объединились в барионы, такие как протоны и нейтроны. Одновременно происходило асимметричное образование как материи, которая превалировала, так и антиматерии, которые взаимно аннигилировали, превращаясь в излучение» [1]. В соответствии с этой теорией наш мир асимметричен [8]. Однако [6] «по состоянию на середину 2013 года [появилось понятие] суперсимметрии, [которое] является физической гипотезой, не подтверждѐнной экспериментально. Совершенно точно [?!] установлено, что наш мир не является суперсимметричным …» Однако из этих гипотез и
217
предположения [3], что симметричные процессы формируются в изотропном пространстве, а хиральность [8] – в анизотропном пространстве следует, что граница нашей вселенной является осью симметрии между миром вещества и антивещества. Граница изотропна и при взаимодействии вещества и антивещества миров происходит аннигиляция. Распространяется излучение, как в мир вещества (наш мир), так и в мир, нам неизвестного, антивещества. Можно предположить, что наш мир анизотропен. В нем формируются протоны, нейтроны, электроны, атомы, молекулы, ... - материя, которая характеризуется прибавочной энергией.
Можно предположить, что описанные процессы происходили не только в момент «большого взрыва», то есть 13,8 миллиардов лет назад, а происходили на протяжении всего бесконечного времени существования вселенной и происходят в настоящем времени во всех ее точках. Особенную интенсивность процессы формирования вещества и прибавочной энергии (энергии пустого пространства или темная энергия) приобретают в межгалактическом пространстве, в котором непосредственные наблюдения затруднены. Однако мы можем наблюдать косвенный признак этого явления - расширение вселенной.
Литература
1.Большой взрыв - Википедия.mht [Электронный ресурс]. - Режим доступа: ru.wikipedia.or
2.Глухов, А.Т. Методологические аспекты информационной технологии / А.Т. Глухов // Комплексные проблемы техносферной безопасности: материалы Междунар. науч.- практ. конф. - Воронеж: Изд-во «ФГБОУ ВО Воронежский государственный техничеcкий университет», 2016. - Ч. I. - 253 с.- С. 27-31.
3.Глухов, А.Т. Симметрия и хиральность в природных процессах / А.Т. Глухов // Комплексные проблемы техносферной безопасности: материалы Междунар. науч.-практ. конф. - Воронеж: Изд-во «ФГБОУ ВО Воронежский государственный техничеcкий универ-
ситет», 2016. - Ч. I. - 253 с. - С. 214-218.
4.Глухов, А.Т. Случайные процессы в экологии организмов / А.Т. Глухов, С.И. Калмыков. - Саратов: Изд-во «СГАУ», 2011. - 147 с.
5.Кэрролл, Ш. Вечность. В поисках окончательной теории времени / Ш. Кэрролл; пер. с англ. Е. Шикаревой. - СПб.: Изд-во «Питер», 2016. - 512 с.
6.Суперсимметрия - Википедия.mht [Электронный ресурс]. - Режим доступа: ru.wikipedia.or
7.Теорема Лиувилля о сохранении фазового объѐма - Википедия.mht [Электронный ресурс]. - Режим доступа: ru.wikipedia.or
8.Хиральность (химия) - Википедия.mht [Электронный ресурс]. - Режим доступа: ru.wikipedia.or
ФГБОУ ВО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.»
A.T. Glukhov
SURPLUS ENERGY IN TIME AND SPACE
The article discusses the hypothesis that as a result of the transfer of energy from one species to another a new substance and surplus energy that characterizes this stuff with new qualities. If tehnosfernye or natural events occur without exceeding the limits of the emergence amount of a substance and the positive impact of surplus energy is provided by normal flow processes in time. Otherwise, there will be a negative impact of surplus energy. Examples of occurrence in time and space of positive and negative energy surplus
Key words: surplus energy, positive and negative impact of energy, security processes, time, space, substance, antimatter, entropy, symmetry, chirality
Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «Yuri Gagarin State Technical University of Saratov» (SSTU), Saratov
218
СЕКЦИЯ 5. ЭКОНОМИКО-ПРАВОВЫЕ, ФИЛОСОФСКИЕ И МЕДИКО-ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ТЕХНОСФЕРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
УДК 574 (06)
В.Л. Бочаров
О КОНЦЕПЦИИ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ В РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Концепция экологического образования в Российской Федерации включает систему взглядов на основные принципы, приоритеты, цели, задачи и главные направления развития экологического образования в стране, а также определяет пути еѐ реализации и итоговые показатели
Ключевые слова: экология, концепция, экологическое образование, природопользование, чрезвычайные ситуации, техногенез
Для современного этапа развития естествознания характерна вполне определенная тенденция, оказывающая существенное влияние на развитие естественнонаучных представлений. Особенности динамики взаимоотношений человека и биосферы обусловили формирование новой тенденции – экологизации науки, связанной с проникновением абиотических и биотических экологических факторов в сложившуюся систему знаний [1-5]. В настоящее время можно выделить внутридисциплинарную экологизацию (учение о биосфере внутри конкретной научной дисциплины), междисциплинарную экологизацию (возникновение таких смежных областей знаний как экологическая физика, экологическая химия, биоэкология, микология в естествознании; экотехника, экокибернетика в техникознании; экоэкономика, экоправо, экопсихология в гуманитарных областях знаний) и проблемную экологизацию (применение естественнонаучных знаний для решения конкретной экологической или природоохранной проблемы) [2, 6].
Вызовы времени требуют дальнейшей экологизации системы образования. Суть современного этапа состоит: Во-первых, в радикальной модернизации системы обучения посредством экологизации всех преподаваемых дисциплин средней и высшей школы при обеспечении роста общей экологической культуры граждан. Второй новый аспект заключается в необходимости формирования новых международных стандартов экологического образования, увязанных с европейской системой высшего образования. В-третьих, необходима радикальная модернизация подготовки специалистов в сфере экологической политики, управления природопользованием, внедрения методов инженерной экологии за счет открытия универсальных междисциплинарных инновационных образовательных программ экологического содержания в различных сферах естественнонаучного специалиста с высшим образованием требует более энергичного сближения теории и практики обучения, модернизации государственных образовательных стандартов с учетом соответствующих профессиональных стандартов, разработка которых активно осуществляется [5, 7, 8].
Современная концепция образовательного процесса предполагает более тесное сближение теории и практики обучения, совершенствование государственных образовательных стандартов, отвечающих положениям соответствующих профессиональных требований специалистам в области естественных и технических наук. Модернизация системы экологического образования призвана обеспечить преемственность достижений отечественной и зарубежной научных экологических школ и ликвидировать проблемы и противоречия, сложившиеся в настоящее время в образовательной, научно-исследовательской и прикладной сферах современной экологии.
В области научных исследований по экологии и природопользованию целесообразно сохранить и развивать приоритетные направления по экологической безопасности природных и техногенных процессов, включая исследовательские проекты по изучению ответных
219
реакций экосистем в границах проявления техногенных процессов, оценку экологических рисков и прогноз отдаленных последствий техногенеза с учетом региональных особенностей, создание дееспособных региональных сетей экологического мониторинга, дополняющих государственную сеть наблюдений. Для реализации этих проектов целесообразно создавать междисциплинарные научно-производственные коллективы.
Экологические образование является важнейшим элементом патриотического воспитания молодых людей и важнейшим инструментом реализаций общероссийских программ устойчивого развития и обеспечения национальной безопасности. Концепция непрерывного экологического образования будет способствовать разработке практических рекомендаций по улучшению взаимодействия образовательных и научных учреждений, министерств и ведомств в реализации государственной экологической политики, экологического просвещения, преемственности обучения и профессиональной деятельности.
Внастоящее время междисциплинарные (или межпредметные) связи развиваются и укрепляются практически между всеми компонентами общечеловеческой культуры (естественнонаучной и гуманитарной). Причем, это обусловлено не, только и не столько использованием основных форм (чувственная и рациональная) и общих методов (индукция и дедукция, анализ и синтез, абстрагирование, моделирование и системный анализ) естественнонаучного познания, сколько самой сущностью особенностей неживой и живой природы [3, 4].
Среди естественнонаучных знаний, получивших особый стимул развития под воздействием современной экологической ситуации, следует считать науки о Земле, которые непосредственно связаны с возникновением новых научных направлений в области геофизики, геологии, математической и физической географии, геохимии, почвоведения.
Внастоящее время экологическим аспектам геологии уделяется значительно больше внимания [4]. Рассматривая биосферу как своеобразную оболочку нашей планеты, включающую в себя всю совокупность живых организмов и область их распространения на Земле, следует иметь в виду, что биосфера является открытой системой, связанной с другими геосферами, а также с процессами, протекающими в глубинах планеты. Установлено, что атмосфера, гидросфера и верхняя литосфера, входящие в состав биосферы, выделились из недр основного тела Земли в процессе ее длительного развития. Дальнейшая эволюция биосферы во многом будет определяться жизнью земных недр. Их активность проявляется в форме извержений вулканов, землетрясений, перемещений земной поверхности, изменений радиационного и магнитного полей Земли, являющихся важнейшим абиотическими экологическими факторами. Периодическое прерывание длительных эпох равномерной эволюции относительно кратковременными революционными скачками, характерное для развития жизни на Земле, обусловлено особенностями различных земных и космических процессов. Все эти представления необходимы для осознания целостности и взаимосвязанности окружающего нас мира, также закономерностей становления и развития жизни [6, 7].
Именно экологическая ориентация отечественного образования приобрела стратегический характер как важнейшее условие реализации концепции устойчивого развития и обеспечения национальной безопасности России. Принципы построения российской системы всеобщего, комплексного, непрерывного экологического образования и воспитания были впоследствии законодательно закреплены Федеральным Законом РФ «Об охране окружающей среды» (2002). Для гражданина России экологические знания играют особую роль, что обусловлено значительными размерами территории страны, разнообразной природной, исто- рико-культурной спецификой регионов. Начало XXI века сопровождается поиском новой модели образования, отвечающей интересам безопасности и устойчивого развития цивилизации в условиях глобализации и ускорения темпов научно-технического прогресса.
Среди результатов экологизации образования в России последнего десятилетия наблюдается смягчение проявления экологического кризиса в стране, развитие экологической
220