До настоящего времени в научной литературе, насколько нам известно, не ставился вопрос о нахождении специфических движущих сил, обусловливающих возникновение процесса переноса лучистой энергии подобно тому, как это происходит в явлениях теплопроводности, электропроводности, массообмена и других явно различимых процессах. Возможным объяснением этого является то обстоятельство, что физики ХХ столетия, вопреки резким возражениям П. Лебедева, приписали излучению в полости абсолютно черного тела (АЧТ) определенную температуру на том основании, что оно находится с ним в 'тепловом равновесии' [1]. Между тем понятие теплового равновесия применимо лишь к так называемому тепловому излучению, занимающему ничтожную часть спектра с длиной волны от 0,4 до 4 мк и воспринимаемому телами вследствие рассеяния энергии как теплота. Подавляющая же часть излучения, ответственная за явления фотосинтеза, фотоэффект, фотоионизацию, фотолюминесценцию, фотоакустические явления, фотоядерные реакции и т.п., представляет собой упорядоченную форму движения и никоим образом не сводима к теплоте1). Тем не менее впоследствии определенную температуру (2.73 К) стали приписывать и так называемому 'реликтовому' излучению Вселенной, покинувшему небесные тела много миллиардов лет назад и явно не находящемуся в тепловом равновесии с галактиками [2].

       Возникший пробел в описании процессов переноса различных форм энергии может быть устранен путем отыскания параметра, градиент или перепад которого порождает поток носителя лучистой энергии точно так же, как градиент или разность температур Т, давлений р, скоростей v, химических μ_k, электрических φ и др. потенциалов порождает соответственно перенос энтропии S, объема газа V, импульса mv, массы k-го вещества m_k, заряда Θ_e и т.п. Для решения этой задачи воспользуемся известным выражением плотности ρЕ_в энергии Е_в бегущей волны, единым как для продольных (например, акустических), так и поперечных (например, гидродинамических) волн [3]: 

            ρЕ_в = ρA_в²ν²/2 ,                                                                              (1)

где ρ - плотность среды, переносящей колебания; A_в, ν - амплитуда и частота волны.            

Согласно этому выражению

dЕ_в = A_вνd(A_вν).                                                                    (2)

Сопоставим теперь (2) с общим выражением работы i-го рода dW_i как произведением силы F_i  на вызванное ею перемещение dr_i объекта её приложения Θ_i ≡ S, V, mv, m_k, Θ_e  и т.п.                                            Принимая во внимание, что удельная сила F_i/Θ_i (отнесенная к единице переносимой ею величины Θ_i) выражается в общем случае отрицательным градиентом - (∂ψ_i/∂r_i) соответствующего потенциала ψ_i [4], находим для работы dW_i  в стационарных условиях (ψ_i = ψ_i(r_i)) альтернативное выражение

dW_i = F_i"dr_i = - Θ_i (∂ψ_i/∂r_i) "dr_i = - Θ_idψ_i .                                                       (3)

         Частным случаем является известное выражение работы газа в потоке dW_i = - Vdр. Сопоставляя (2) и (3), находим, что в случае волновой формы движения Θ_i = ψ_i =A_вν. В дальнейшем для определенности мы будем называть величину

 ψ_л = A_вν                                                                                   (4)

амплитудно-частотным потенциалом. Как видим, потенциал излучения, т.е. удельная энергия осциллятора, пропорционален частоте излучения ν и с её увеличением неограниченно возрастает. Чтобы избежать вытекающей отсюда 'фиолетовой катастрофы', учтем вслед за М.Планком, что с ростом ν отношение числа осцилляторов N_ν  с амплитудой A_в и потенциалом ψ_л к общему их числу N_о уменьшается, подчиняясь при этом статистике Больцмана:

N_ν = N_о exp(-ψ_л /k_bT) ,                                                                   (5)

где  k_а - константа Больцмана.

       При этом среднестатистическое значение 'ψ_л' энергии осциллятора может быть вычислено по формуле

'ψ_л' = Σ_n ψ_л exp(-ψ_л/k_bT)/Σ_nexp(-ψ_л/k_bT) ,                                                  (6)

где суммирование осуществляется по ряду натуральных чисел  n = 1,2,...,∞, соответствующих номеру осциллятора.

Покажем теперь, что найденный таким образом потенциал 'ψ_л' не противоречит законам Планка и Стефана-Больцмана. Для этого предположим вслед за М. Планком, что энергия осциллятора ψ_л не просто изменяется с переходом от одного осциллятора к другому, но пропорциональна n, изменяясь скачкообразно при одной и той же частоте ν [5]:

  ψ_л = nhν.                                                                                       (7)

Здесь h - коэффициент пропорциональности, получивший впоследствии название постоянной Планка. Тогда путем апроксимации суммы бесконечного ряда экспонент среднее значение 'ψ_ν' энергии осцилляторов с частотой ν будет равно

'ψ_ν' = hν/[exp(hν/k_bT) - 1].                                                             (8)                             

Теперь достаточно учесть, что спектральная плотность излучения ρ_ν(ν,T)dν в диапазоне частот dν пропорциональна числу стоячих волн dn_ν, содержащихся в единице объема полости АЧТ в этом интервале частот:

dn_ν = (ν²/π²с³)dν.                                                                            (9)

      В таком случае произведение 'ψ_ν'dn_ν  непосредственно приводит к закону излучения Планка:

            ρ_ν(ν,T) = (hν³/π²с³)/[exp(ħν/k_bT) - 1],                                                      (10) 

где ρ_ν(ν,T) - спектральная плотность излучения АЧТ, Дж∙c/м³.

        Интегрирование этого выражения в интервале частот от 0 до ∞ дает, как известно, закон Стефана-Больцмана для энергетической светимости J абсолютно чёрного тела:

J  = σT⁴ ,                                                                                        (11)

где σ [Вт/м² К⁴] - константа, носящая их имя.

Следует, однако, заметить, что 'закон четвертых степеней' (11) справедлив лишь для АЧТ, так что нахождение более общего выражения для потенциала излучения (6) имеет немаловажное значение.

       Перейдем теперь к нахождению движущей силы лучистого энергообмена. Для этого рассмотрим полную производную от энергии волны Е_в по времени t, считая энергию одиночной волны функцией радиус-вектора r точки поля излучений и времени Е_в(r,t):

dЕ_в/dt = (∂Е_в/∂t)_r + c_в" Е_в ,                                                                 (12)

где c_в = dr/dt - скорость распространения волны в данной среде.

        Первое слагаемое в правой части (5) описывает локальное изменение энергии волны, которое нас не интересует. Второе же слагаемое характеризует изменение энергии бегущей волны по мере её распространения в какой-либо среде и согласно (2) равно:

        (∂Е_в/∂r)_t = - A_вν c "Х_в .                                                                 (13)

       В этом выражении векторная величина

Х_в = - (∂ψ_в/∂r) ≡ - ψ_в                                                               (14)

представляет собой удельную движущую силу процесса распространения монохроматической волны в сплошной среде. В частном случае потока излучения ψ_в = ψ_л = A_вν и Х_в = Х_л = F_л/Θ_л. Эта сила определяется отрицательным градиентом потенциала излучения, т.е. так же, как и для всех других процессов переноса энергии в сплошных средах [4]. Согласно (14), любая волна (в том числе электромагнитная) распространяется в поглощающей или рассеивающей среде в направлении убывания её потенциала, в том числе амплитуды и частоты. Именно это и происходит в процессе распространения 'реликтового' излучения, порождая как ослабление света, так и его 'красное смещение', которое в настоящее время целиком приписывается 'разбеганию' Вселенной [2].

        Выражению (13) легко придать принятую в термодинамике необратимых процессов [6] форму произведения некоторой силы Х_i на соответствующий поток J_i ( в данном случае Х_л на плотность потока лучистой энергии j_л, понимая под последним, как обычно, произведение плотности носителя энергии ρΘ_л на скорость его переноса c_в :

j_л = ρA_вν c_в .                                                                                   (15)

   При взаимодействии поля излучений с веществом его  движущая сила утрачивает векторную природу и выражается не градиентом, а перепадом потенциала излучения Х_л = -Δψ_л. Характерно при этом, что при наличии резонанса между полем излучений и собственной частотой колебаний ν_р какого-либо тела между ними наступает лучистое равновесие, поскольку движущая сила лучистого энергообмена Х_л в этом случае обращается в нуль независимо от амплитуды собственных колебаний.  Последнее означает, что для возникновения лучистого энергообмена необходим некоторый относительный сдвиг спектров поля излучений и тела, т.е. некоторое его 'красное смещение'. При этом для тел с различной степенью черноты лучистое равновесие может наступить и при неравенстве их температур, что обычно выдается за релятивистский эффект.

Обсуждение результатов.

        Нахождение аналитического выражения движущей силы для волновой формы энергообмена влечет за собой далеко идущие последствия. Прежде всего, оно обеспечивает единство законов переноса любых форм энергии. Согласно вышеизложенному, процесс переноса лучистой энергии возникает вследствие пространственной неоднородности скалярного поля излучений, характеризующегося величиной амплитудно-частотного потенциала волны  ψ_в. Градиент или перепад этого потенциала порождает в этом поле результирующую силу точно так же, как и в неоднородных скалярных полях температур, давлений, электрических, химических и любых других потенциалов. Вследствие этого неоднородное скалярное поле излучений становится векторным (силовым'), т.е. способным совершать работу подобно гравитационным и электрическим полям. Характерно при этом, что аналитическое выражение потенциала (4) и движущей силы лучистого энергообмена (14) не зависят от модельных представлений о физической природе носителя волновой формы движения и потому в равной мере применимо к акустическим, гидравлическим электромагнитным, эфирным и т.п. волнам [4].

       Далее, предпринятое рассмотрение обнаруживает возможность возникновения лучистого энергообмена между телом и полем излучения в любом диапазоне частот, если только существует разность между их среднестатистическими потенциалами излучения. Это  проливает новый свет на причину 'избыточного тепловыделения', наблюдающегося при работе целого ряда устройств1): кислород - водородных электролизеров на обычной и тяжелой воде (Н. Слугинов, 1881 г., Ф. Латчинов, 1888 г.; В. Филимоненко, 1957 г.; Р. Миллз, 1986 г; С. Понс и М. Флейшман,1989г.,С.Мэйер,1991-1998гг.); при переполяризации нелинейных диэлектриков и магнетиков (Н. Заев, 1991 г.); в вихревых теплогенераторах (Ю. Потапов, 1992); при рекомбинации водорода (У. Лайн, 1996; А. Фролов, 1998; Ж. Наудин, 1999); при плазменном и плазмохимическом диализе (Ф. Канарёв, 2001), при 'сонолюминесценции' (Р. Талеярхан, 2002) и т.д. Появляется возможность объяснить 'продуцирование' тепловой энергии в этих установках не холодным ядерным синтезом, не превращением молекул воды в 'гидрино' (с переходом электронов на запрещенные квантовые уровни), не извлечением экзотической 'нулевой' энергии из физического вакуума и тем более не нарушением законов сохранения, а 'подпиткой' рабочих тел этих установок энергией проникающего излучения. В соответствии с изложенным, такой энергообмен может быть инициирован электрическим разрядом, кавитацией, ультразвуком и любым другим воздействием, вызывающим смещение резонансной частоты рабочего тела [7]. С этих позиций 'генераторы избыточной теплоты' отличаются от обычных тепловых трансформаторов лишь тем, что используют не тепловую, а рассеянную лучистую энергию окружающей среды. Такое объяснение не требует ломки существующей парадигмы и не требует подмены физики некоей 'колдовской наукой'.

        Следующий немаловажный вывод состоит в том, что при стремлении системы излучающих осцилляторов к внутреннему равновесию (Х_л → 0) частоты их излучений самопроизвольно синхронизируются. Это проливает новый свет на природу процессов самоорганизации в лазерах и мазерах, ещё раз подчеркивая, что стремление к равновесию отнюдь не всегда означает усиления 'хаоса', как это постулируется принципом Больцмана [8].

        Еще один нетривиальный вывод касается вопроса о природе психофизических сил, вызывающих явления телекинеза, полтергейста, пирогении, биопритяжения, левитации и т.п. Появляется возможность объяснить эти отнюдь не ничтожные силы Х_л в её обычном (ньютоновском) понимании [9]. Попутно возникает возможность объяснить некоторые особенности экстрасенсорного воздействия на пациента, такие как избирательность, феномен первого воздействия и последействия [10].

Все это подчеркивает эвристическую ценность отыскания движущей силы процесса волнового энергообмена и установления её принципиального единства с другими явно различимыми силами природы.

Литература

1.      Гельфер Я.М. История и методология термодинамики и статистической физики. Изд.2- е. - М.: Высшая школа, 1981

2.      Зельдович Я.Б., Новиков И.Д. Строение и эволюция Вселенной. М., 1975.

3.      Крауфорд Ф. Берклеевский курс физики.  T.3: Волны. М.: Мир, 1965, 529 с.

4.      Эткин В.А. Энергодинамика (синтез теорий переноса и преобразования энергии).- СПб: Наука, 2008, 409 с.

5.      Планк М. К теории распределения энергии излучения нормального спектра. / Избранные научные труды. П/р. А.П. Виноградова, М., 1995. С. 251.

6.      Хазе Р. Термодинамика необратимых процессов. М.: Мир,1967. 544 с.

7.       Эткин В.А. Конверторы энергии полей излучения. / http://sciteclibrary.ru/rus/html (сетевой ресурс). 20.01.2010.                                                                                     

8.      Эткин В.А. Равновесие: хаос или порядок? /http://zhurnal.lib.ru/e/etkin_w_a /shtml (сетевой ресурс). 22.07.2008.

9.      Эткин В.А. О психофизических силах. /http://zhurnal.lib.ru/e/etkin_w/shtml (сетевой ресурс). 21.08.2009.

10.  Эткин В.А. О природе биолокации. /http://zhurnal.lib.ru/e/etkin_w/shtml (сетевой ресурс).  09.12.2008.