Причинность можно представить

Опубликовано 31.12.2013
Станислав Ордин   |   просмотров - 2466,   комментариев - 2
Причинность можно представить

Как и почему мы вращаем Землю

Беспричинность ↔ Неразумность.

Агония РАН это не просто агония научной бюрократии, это агония и современной неразумной власти в России. А причина у этих агоний общая – это агония общественного сознания, потеря приоритетов Разума. Более того. Я уже писал, что стал размещать на сайте НОР свои статьи не ради ликбеза академиков, а ради молодых одухотворённых людей. Ликбезом для академиков, к сожалению, я не озадачился, когда это было нужно, теперь понимаю – Нужно Было!

В молодости, когда я увидел, как двоечники-троечники и выпускники ПТУ, пролезшие на комсомольские и партийные должности, «руководят» гораздо более грамотными ребятами, я заставил этих «руководителей» пройти ликбез. Необходимость того курса ликбеза была тогда для меня очевидна, а свои идеи я, как уже писал, проверяю не только в экспериментах, но и в реально работающих механизмах на базе идей-предположений. И тот ликбез был таким социальным механизмом. Его создание было необходимым, но, как теперь понял, недостаточным условием для прогресса в нашем обществе.

Сейчас (к сожалению, хорошая мысля приходит опосля) для меня, очевидно, что подобный ликбез я должен был организовать и для будущих наших академиков. Тот примитивизм, который талантливо высмеял Эльдар Рязанов в фильме «Гараж», никакой положительной реакции в рядах советской интеллигенции не дал. Если б ту идею связи интеллигенции с народом через овощные базы хотя бы реализовывали логически, последовательно, то именно академики и членкоры должны были бы не вылезать с овощных баз. Но они, только в кино овощные базы посещали, а гоняли туда сотрудников, т.к. уже стали научными бюрократами, тесно связанными с партийной бюрократией. И давно уже отгородились (не имея, в большинстве случаев, никаких реальных достижений в науке) не только от народа, но и от рядовых научных сотрудников. Поэтому ни в период кризиса власти в СССР, ни сейчас в России на мнение академиков, как говорится «наплевать и растереть». И не столько власти, власть всё-таки нуждается в антураже для имитации разумности деятельности. Наплевать населению и, в первую очередь, молодёжи. Если даже посмотреть по различным сайтам в интернете, то хорошо видно, что есть сайты ностальгирующих стариков, пишущих о своём обширные грамотные статьи, и есть сайты молодёжные, заполненные обрывками мыслей, часто просто дебильных, и сленгом.

На сайте НОР молодёжь откликнулась на некоторые мои статьи и пыталась присоединиться к «полёту мысли», но после бюрократического окрика размещает лишь слабые рекламки и научно-технические отчёты в рамках проводимой «старшими товарищами» «научной» деятельности. Тогда я дал ссылку на мои статьи на другие сайты и вопросы посыпались. Но разумную осторожность надо проявлять, т.к. были и письма, ответы на которые потребуют очень много времени, но не факт, что человек их ждёт – просто выговорился на затронутую тему. Т.е. это не научный диалог.

Но в научной сфере молодёжь, в основном, отмалчивается. И не потому, что кто-то, вроде меня, может их, часто наивные, идеи опровергнуть или даже высмеять. А потому что свою публикацию на сайте НОР публикующаяся молодёжь просто рассматривает как некую ступеньку в плане научной карьеры в, повторюсь, обюрократившейся «научной» среде. Как следствие, не только нет свежих идей, но и общий дебилизм в молодёжной среде крепчает. И в научной, когда папа с гордостью заявляет, что сын, закончив с отличием физфак, ушёл в бизнес, и не только в научной: круги по воде в болоте не расходятся.

В России, уже вошла в обиход поговорка: «Кто больше наворовал, тот и герой». И так думают многие – и обворованные, и обворовавшие. И если сравнить с образами Героев, сохранившихся в памяти людей от древних греков до недавнего прошлого, то ясно, что с героикой, как с одним из элементов оценки человеческим разумом происходящего, что-то не то. Имитация разумности, цивилизованности есть, а под этой шелухой всё чётче проступают пещерные инстинкты. И тоги патрициев этого никак не скроют, особенно, когда «Все пауки собираются в одной банке». Это касается, как власть и деньги имущих, так, к сожалению, и научной среды.

Имитация всего и вся, а главное – разумной деятельности, когда «Герои» нашего времени для увеличения ДОХОДОВ!? «изобретают»

то увеличение диаметра дырки у тюбика, чтобы зубная паста быстрее расходовалась,

то увеличение длительности пресс-конференции президента, чтобы больше пустить ПЫЛИ в глаза всему миру,

и так далее, и тому подобное – можно перечислять долго.

Имитации деятельности в науке проявляется, в первую очередь, конечно, в халтурных публикациях, количество которых превратилось в снежную лавину и приводит уже к крупномасштабным проявлениям:

то увеличение размера колайдера, чтобы заглянуть «ВГЛУБЬ» микромира,

то записывание всего в ставшим модным НАНО, с единственной целью попасть в денежную струю,

то липовые «открытия» типа графена с единственной целью поскорее сбежать из России, то торможение в самой России проектов.

По идеям, опубликованным с целью обоснования проектов, уже идёт вал зарубежных публикаций, естественно без ссылок на российский источник.

В частности, после публикации на сайте НОР статьи «Размерные эффекты и нано» появилась куча зарубежных «оригинальных» публикаций по термоэлектричеству, которые даже к ПРНД не пришьёшь. Правда лично мне предложений прислать статью или доклад – тоже вал. Но когда то, я, Изобретатель СССР, прекратил оформлять изобретения, так как в России нет поддержки российских изобретений на международном уровне. Поэтому раскрывать детали того, что уже сейчас реально достижимо в России, не получив деньги на патентование по российскому проекту, не спешил. Теперь же, всё больше убеждаюсь, что и заявки на проекты в России также оформлять небезвредно.

То Чубайс с Вексельбергом их продадут за рубеж, взамен получив для себя лично что-то «ценное», а для России – морально устаревший хлам.

То сам премьер Медведев сделает «широкий жест», как Гайдар, который в бытность премьером приказал передать представителям госдепа программу управления нашими военными спутниками.

В «лучшем» случае академическая бюрократия или бюрократия РОСТЕХа использует материалы российских проектов для имитации собственной деятельности и, тем самым, обоснования своих сверхзарплат.

Но это, как сказал Герман Кричевский, личное. И, в этом плане не буду с ним спорить. У меня есть личное и к Эйнштейну с Планком, и к Алфёрову с Ковальчуками-братьями, и к Медведеву с Путиным, и к Фиделю с Че. Есть личное и к сверхзарплатам бюрократов-учёных, которым, я считаю, вообще не место в Академии Наук, когда истинным учёным на еду и лекарство не хватает. Поэтому, личное моё отношение к таким, с позволения сказать, учёным – не просто как к неучёным, а как к скотам.

Но помимо личного отношения есть и понимание учёного, привыкшего смотреть на вещи не в отдельной точке, а во временной и пространственной эпсилон-окрестности, в динамике и в пространственных закономерностях. И логика убийственно проста:

Имитация разумной деятельности, на острие которой и находится НАУКА, ведёт к деградации людей как вида Разумного.

Далеко не все об этом задумываются, но многие чувствуют, что что-то не так в этом мире. По-своему, с опещериванием человека борется подлинное искусство. И наука должна не просто констатировать это опещеривание, а по-своему, используя научный аппарат, разобраться: «Что в мыслительном процессе современного человека не так?» и «Как это исправить?» – в первую очередь, в самой науке. А то, в скором времени компьютеры станут во всех смыслах умнее нас, и не потому, что они шибко поумнеют, а потому что мы поглупеем (если выживем).

Поэтому сейчас особенно остро стаёт вопрос о том, что лежит в основе достижений Человеческого Разума, о его архимедовых точках опоры. И главное отличие того, что мы называем сознанием, главное отличие нашего поведения от чисто рефлекторного, богом или природой данного (сформированного) всем животным для правильных действий в определённых условиях – это желание и умение находить глубинные причины происходящего. Именно это и позволяет людям «идти в будущее» – правильно поступать, а нередко – просто не погибать в условиях, ранее не встречавшихся. Продукт человеческого сознания – географический компас – позволил людям ориентироваться на всей Земле. Продукт человеческого сознания – НАУКА – позволяет людям ориентироваться, в принципе, в любой точке пространства-времени и проводить самооценку собственного сознания.

Всё здание науки построено на принципе причинности, который является ключом к научному познанию мира. Поэтому причинность в самой науке не можно, а нужно представлять. Представлять и в прямом смысле, и в смысле теории представлений (множеств). Беспричинное поведение отдельных индивидуумов, будь то вспышки ярости или веселья, к разумному поведению люди не относят. Есть даже поговорка: «Смех без причины признак дурачины». Но понять самые глубокие причинно-следственные связи, а тем более их выразить строго математически не просто. Но надо! Именно глубина их понимания и определяет и прогресс науки, и прогресс человеческого общества в целом. И причина современного кризисного состояния науки, на мой взгляд, и связана с тем, что сам принцип причинности, пронизывающий как ось всю науку, как бы в каждом её фрагменте стал «свой» (а и однократно сломанная ось это уже не ось). Ремесленникам от науки общность принципа причинности даже мешает. Как в поговорке: «Каждый кулик свое болото хвалит», так и ремесленник от науки хвалит локальные фрагменты приносящей ему хлеб «науки» и даже боится заглянуть за границы «своей науки». Но это тупик. Как говорится, «в мире всё взаимосвязано», и если этого не будет учитывать сама наука, то кто? А в России, как на лакмусовой бумажке, эти, сейчас во многом разорванные причинно-следственные связи, проявляются особенно отчётливо. Не истинно научные авторитеты определили пути реформирования нашего общества, а проходимцы, спекулянты и бандиты. Не касающиеся причин законы принимаются, а навязываются взрослому населению детсадовские правила поведения, запрещающие следствия. И мы сейчас имеем, как говорится, «прогресс на лице». Опять же, в самой науке, можно сказать, «допрыгались»: РАН переделывают в КАН – Ковальчуковская Академия Наук. Если бы Михаил Ковальчук был бы светила в науке, я был бы сам ЗА двумя руками. Но, увы и ах.

Мне ближе всего, естественно, физика, с занятием которой я связал всё сознательную часть своей жизни с 15 лет. И у меня на глазах уходили из науки некоторые корифеи, пытавшиеся действительно решать научные проблемы. У меня на глазах уже тяжело больной ученик А. Ф. Иоффе, Л.С. Стильбанс, умирающим голосом, можно сказать, умолял решать проблемы, лежащие в ОСНОВАХ термоэлектричества. Но подросшая научная бюрократия была глуха, и не только у нас. Она нацелена была на получение околонаучных дивидендов на той макроскопической теории, которую создал Иоффе, а не ломать мозги над её развитием.

Однажды на большом научном совете ФТИ я сделал последнюю попытку расшевелить термоэлектрическое болото. После отчёта заведующего термоэлектрической лабораторией я попросил слова и сказал, что здесь много говорилось о различных применениях термоэлектричества, но ни слова о термоэлектричестве, как о науке. И это не случайно, т.к. термоэлектрической науки в лаборатории просто нет. Собственно термоэлектрическая наука, которую Онзагер положил в основание линейной неравновесной термодинамики, так и осталась на уровне его работ почти 200-летней давности, и не только никак не помогает развитию идей нелинейной термодинамики Ильи Пригожина, но и тормозит это развитие, т.к. искусственно ограничивается линейным рассмотрением. После этого было несколько неуместных, не по сути замечаний и гробовая тишина. По лицам членов учёного совета было видно, что они не думали о затронутых научных проблемах, они бешено прокручивали в голове шарики, пытаясь разгадать (они же такие «умные»), в чём здесь подвох. Кто это такой выступает, с чьей подачи, как посмел, в чём интрига? И я понял, что говорю в пустоту – собственно наука в научном сообществе стала вторична. Была лишь сумятица и растерянность научной номенклатуры уже занявшей должности и тех, кто мечтал в её ряды попасть. Наверное, кое-кто опять скажет, что это личное, что не стоит выносить сор из избы. Но, во-первых, повторюсь, занятие наукой и есть для меня личное – это не отбывание определённого рабочего времени. А во-вторых, когда «научная изба» рушится, когда не научные авторитеты определяют пути развития нашего общества, а чиновники решают гамлетовский вопрос «быть или не быть» РАН, надо спасать то, что действительно ценное, научное было в этой «избе», а те, кому по статусу положено бы было этим заниматься, сейчас спасают себя: научная бюрократия спланировала откупиться от государственной сократив научных сотрудников на 30%.

И опять же, относительно конкретно физики. Сейчас само научное сообщество, несмотря на то, что научной бюрократии удалось всё таки (со второй попытки) урвать Нобелевскую премию за «частицу Бога», ни одной физической работы не поставило в десятку прорывных. Тем самым было продемонстрировано, что эвристических работ в области физики свет не увидел. На эту негативную тенденцию я обратил внимание давно. Ещё в разосланном в редакции ведущих физических журналов мира Открытом Письме «Табу на прогресс науки» я писал: «Если из правил приёма статей в научные журналы не убрать первый пункт, в котором прямо, либо в завуалированном виде содержится запрет на переписывание феноменологии, то эвристические работы никогда и не будут опубликованы». Ведущие зарубежные физические журналы отреагировали и некоторые даже прислали благодарственные письма. Были даже предложения войти в редколлегии некоторых журналов. Российские – ни один физический журнал не отреагировал на Открытое Письмо, а бюрократический ответ УФН на моё предложение опубликовать то, что осталось «за кадром» моих, сделанных за 40 лет научной деятельности 150 научных публикаций в виде обзорной статьи «Физика пропущенных масштабов», я уже на сайте НОР приводил.

В более развёрнутом, чем в Открытом Письме, виде я описал проблемы в физике, разорванной на куски по живому телу на «основании общеизвестных базовых принципов» в статье «Непричесанная физика и частица Бога» и показал, что такой подход «запрещал» (не только публиковать) эвристические работы даже нобелевского лауреата Ильи Пригожина («Теромодинамика и НАНО»).

Но, опять же, как говорится (в десятый раз – китайцы для таких, видимо, случаев изобрели иероглифы), «не объять необъятное». Поэтому я постараюсь продемонстрировать связь причинностью лишь нескольких разделов физики и продемонстрировать полезность этого подхода – некоторые конкретные следствия принципа причинности в затронутых разделах. Но, повторюсь, главная задача этой статьи – проследить и продемонстрировать, как мы, учёные думаем. О том, что истинные учёные, с необходимостью! занимаются поиском ИСТИНЫ, я уже писал. В этой статье я рассматриваю аспект: какие принципы заложены в научных подходах к ИСТИНЕ, как правильно её искать ≡ ДУМАТЬ, а не умело считать варианты обмана «противника», как Гари Каспаров или же целая «наука» ЭКОНОМИКА.

Причинность для базовых представлений физики.

Причинность можно представить себе как полярную связь явлений, где полярность задается временем, которое принято считать непрерывным.

Принцип причинности в физике устанавливает допустимые пределы влияния физических событий друг на друга: следствие может произойти только позже причины через определённый временной интервал. В соответствии с Теорией Относительности (ТО) этот временной интервал Δtd/c, где d – расстояние между событиями, а c – скорость света: следствие в удалённой точке произойдёт не раньше, чем туда дойдёт свет из «причинной» точки. На практике, например, в радио и оптической локации, именно это соотношение обычно и интересует. Но очевидно, что оно учитывает лишь внешние «степени свободы» объекта и не учитывает внутренние, определяющие изменение состояния объекта в данной точке.

В Классической Механике и Космологии причинность, в рамках лапласовского детерминизма, предопределяет состояние системы на бесконечные времена (и расстояния). Но было бы полным абсурдом предположить, что принцип причинности имеет какие-то ограничения по применению в виде минимальных расстояний или минимальных интервалов времени.

В Квантовой Механике (КВ) причинная связь событий, разделенных конечным интервалом времени, вероятностная и, как следствие, задается на конечно малые времена, что сводится к непрерывности волновой функции ψ(t) = ψ(t-Δt)Δt→0 (хотя шарики за ролики начинают заходить, когда начинам обсуждать причинность принципиально ненаблюдаемых) и возможности написания уравнения Шредингера, либо, в ковариантном представлении, непрерывности 4-х-мерного вектора состояния и возможности написания уравнения Томонаго-Швингера на гиперплоскости t = const. При этом принцип неопределенности Гейзенберга задаёт минимально возможное значение точности определения «одновременно»! двух некоммутирущих, полученных из уравнений для ненаблюдаемых, наблюдаемых (реальных переменных), как то координаты и импульса δδp ≥ h/4π, энергии и времени! δδt ≥ h/4π, и так далее. Но и интуиция, и элементарная алгебра подсказывает, что этот принцип проявляется (в рамках исходных предположений или нет – другой вопрос) и внутри пространственно-временного континуума, там, где собственно и рассматривается принцип причинности.

То, что для определения координат объектов с высокой точность требуется большое время измерения, известно давно и из упомянутой выше локации, и из времени экспозиции фотографии. А на электронных микроскопах высокого разрешения это «проверено» и при восстановлении картин реального расположения атомов, одинаковых, как будет показано ниже на фотографии графита, и разных!, но с одинаковым периодом трансляции, как на фотографиях границы гетероструктуры, показанной мне Николаем Бертом. И если из ТО следует, что следствие в точке удалённой на конечное расстояние может произойти лишь через конечный интервал времени, то из позаимствованного из КВ, но расширенного, исходя из логики теории измерений (выделения из шумов – неопределённость по энергии задаёт принципиально достижимую обнаружительную способность и, как следствие, точность определения координаты), применения принципа неопределённости δδt! ≥ A следует, что временная или пространственная неопределённость может превышать один из этих интервалов. То есть, задание времени с точностью δt, естественно, выше временного интервала между событиями: δt<Δt, позволяет получить, что пространственная неопределённость δd (точность определения положения) превышает расстояние между событиями:δd>d. И наоборот, задание положения с точностью δx, естественно, выше пространственного интервала между событиями: δx<d, позволяет получить, что временная неопределённость δt (точность определения времени события) превышает временной интервал между событиями: δt>Δt.

Этот принципиальный парадокс: пространственная неопределённость - временная неопределённость, ставит под сомнение не принцип причинности, а указывает на неполноту базовых представлений (используемых простейших мысленных экспериментов) как ТО, так и КВ.

Корифеи науки – Эйнштейн и Бор, каждый по-своему, тонко чувствовали Природу и строили мысленно немыслимые эксперименты, чтобы убедить друг друга, и всех втянутых в их дискуссию, в правильности выбранных им представлений о Природе. Так на представленный парадокс Эйнштейна-Подольского-Розена Бор ответил аргументом «Обдумывая это, я пришёл к той мысли, что неопределённость в принципе неопределённости не возникает от подобного прямого измерения». То есть, корифеи к единому пониманию не пришли. И доказанная фон Нейманом полнота (замкнутость, самосогласованность) КВ доказывает лишь её, КВ, полноту (замкнутость, самосогласованность), а не полноту достигнутого корифеями описания Природы. И, естественно, «скрытые» параметры лежат не в «плоскости» КВ, а в «скрытой» пока от нас модели Природы.

Дальнейшее же построение единой теории поля свелось во многом к манипулированию формулами на базе известных постулатов и уводит от требуемого анализа базовых представлений, которым не гнушались корифеи, чтобы не потерять причинность. Уводит от нахождения дополнительных, упущенных параметров на том основании, что каждая теория сама по себе строго полна. Но это аргумент в пользу утверждения, что каждая теория применима лишь в определённых условиях и никак не запрещает искать теорию, работающую в более широких границах. При этом «формульный» поиск, конечно, нужен. Его вершиной, мне представляется, не лишённой эвристичности и достаточно прозрачной для контроля связи расчётов с реальностью была книга Швингера «Источники, поля, стоки». Дальнейшее же абстрактное моделирование потеряло, на мой взгляд, эту прозрачность не только для большинства физиков, но и для самих пишущих формулы. Только и остаётся сказать: обнаружили частицу Бога. Так можно дойти до полного абсурда: рассчитать, что Бог (а не его часть) есть и, тем самым, рассчитать, что считать ничего и не надо.

Конечно, положение Эйнштейна о конечности скорости передачи информации обычно применяются на макромасштабах, а принцип неопределённости Гейзенберга – на микромасштабах, но для построения единой теории поля нужен единый обобщённый принцип, что, на мой взгляд, прямо следует из принципа причинности. Тем более, что «точкой пересечения» этих масштабов является одного порядка, правда лишь абстрактно достижимая, энергия. И БАКа «элементарщикам» уже мало и, как заявил один из разработчиков космологических моделей: Для проверки его теории у человечества не хватает 20-ти порядков по энергии. Применение принципа причинности в конкретных областях физики, например, в оптике дало строгие математические выражения для связи сопряжённых параметров. И думаю, что не грех теперь космологам и «элементарщикам» позаимствовать кое-что самим из той же теории твёрдого тела, позаимствовавшей ранее некоторые математические наработки у них.

Причинность и симметрия.

Прямо либо косвенно с принципом причинности связаны все основные законы сохранения, что позволяет, двигаясь снизу, находя аналитические продолжения известных, частных закономерностей, использовать законы сохранения как критерий истинности для полученных аналитических выражений. Но, что особенно важно, законы сохранения связаны с принципами симметрии, что позволяет двигаться сверху – находить собственные функции физического пространства.

Интуиция исследователя опирается, в основном, на верхнее «чутье», на выбор соответствующих закономерностей из разрешенных функций физического пространства. При этом аналитические связи с ранее известными закономерностями являются только подтверждением правильности сделанного выбора «сверху», но не являются его обоснованием. Именно таким образом были построены законы движения планет Кеплера, периодическая таблица Менделеева, уравнения Максвелла и уравнение Шредингера.

Применение аппарата теории групп в физике (решающая роль в этом принадлежит Г. Вейлю и Е. Вигнеру) сделало метод «сверху» одним из инструментов теоретической физики. Применение аппарата симметрии в различных областях, от ядерной физики до твердого тела, дало немало интересных научных результатов. Но в физике твердого тела аппарат теории групп был, в основном, использован для известных ранее процессов и для расчетов поправок в рамках известных моделей. Тогда как «метод симметрий наиболее эффективен в применении именно к тем процессам, для которых старая теория бессильна» (Е. Вигнер). Поэтому его применение целесообразно, если наблюдаемое на эксперименте явление однозначно противоречит принципам, заложенным в базовые модели.

Причинность через симметрию проявляется в минимальной размерности функционала, описывающего рассматриваемое физическое явление. С одной стороны, только полнота выбранного набора ортов всех независимых переменных, ортогонального репера, позволяет учитывать всю совокупность следствий. С другой стороны, выбор ортогонального репера обеспечивает, в общем случае, наиболее простое описание физического явления и позволяет избежать путаницы, возникающей при попытках описать воздействие независимой координаты (силы) ограниченным набором переменных, ортогональных данной координате. В ядерной физике именно симметрийный подход привел к пониманию необходимости расширения набора независимых параметров и, соответственно, набора законов сохранения.

Но боюсь их «наоткрывали» слишком много. Причина, на мой взгляд, в том, что открывали не как Менделеев, который чувствовал проводимые им химические реакции, не как Пётр Лебедев, который чувствовал в созданном им приборе давление света, не как профессиональный оптик, чувствующий и изменение волны света глазом и микронные шероховатости зеркальной поверхности пальцем, и даже не как Вавилов и Черенков – глазами в затемнённой комнате. Открывали, зациклившись на обработке данных устаревшего инструментария и на голом, потерявшем связь с базисом, теоретизирования. И это не голословные утверждения.

Мне довелось, в своё время, сотрудничать с так называемым Киевским Институтом Ядерных Исследований, который фактически был технологический стенд. Запланировали его строительство для достижения рекордных потоков пучка, но пока у нас (долго)строили, запланированный «рекорд» в Европе уже достигли. И целый большой теоретический отдел обсасывал крохи результатов экспериментов, а правильнее сказать, интерпретаций экспериментальных данных европейской камеры Вильсона, не шибко, в принципе, отличающейся от сделанной Вильсоном более ста лет назад.

Своим умением быстро вклиниваться в физическую проблему и пониманием физических процессов я делился и с сотрудниками, непосредственно устанавливающими мои образцы в поток, и с командой капитана первого ранга в отставке Григорьева, организующей и работающей на крыше четвёртого блока Чернобыльской АЭС, и когда работал в хранилище ядерных отходов нашей ЛАЭС, и заочно, с японскими коллегами, когда произошла авария на Фукусиме. Делал и некоторые измерительные устройства и испытывал их. Делал и принципиальное предложение по улучшению инструментария в компании теоретиков из Института Ландау на квартире одного из них за бутылкой коньяка. Когда мне удалось с них сбить спесь и московский снобизм, вроде бы кое-что, мне показалось, они поняли.

«Элементарщикам», хотя и среди них есть светлые головы, не удалось свести все «открытые» законы элементарных частиц к обобщению типа ломоносовско-меделеевского, понятного любому школьнику. Но активно разрабатываемый в ядерной физике математический, теоретико-групповой аппарат оказался полезен и в других областях физики, в частности, для описания магнитных доменов в ферроэлектриках, электрических доменов в сегнетоэлектриках и, лично для меня, для описания концентрационных доменов в несоразмерных кристаллах.

При существовании набора независимых координат реализуется многомерная причинно-следственная связь: одна причина может привести к целой совокупности следствий, и наоборот, рассматриваемое следствие может определяться целой совокупностью причин. Отражением причинно-следственных связей в природе является логическая сеть научного познания, где узлы, соответствующие событиям, соединены логическими отрезками (векторами в ковариантном представлении). Многомерность существенно увеличивает число фрактальных путей (Рис.0) по полярным логическим отрезкам от одного события к другому и нахождение кратчайшего пути, также как и способ его нахождения, являются принципиально важной задачей.

Рис.0. Фракталы, слева на право: Хаос, Кривая Госпера, Куст, Треугольник Сперанского, Цветок.

Принцип наименьшего действия применим для отдельного логического отрезка. Для нахождения кратчайших логических путей между удаленными событиями требуется его аналог: принцип наименьшего логического действия. Простейший из логических приемов, бритва Оккама, не носит обязательный характер и не может быть отнесен к обязательным ограничительным принципам. Математическое отражение наименьшего логического действия проявляется в оптимизации компьютерных программ и принципах формирования нейронных сетей. Без их применения поиск кратчайших путей в многомерном фрактальном пространстве сведется к простому перебору бесконечного числа известных логических связей. Применение же позволяет не только оптимально использовать известные связи, но и открывать новые. Но на каждом элементарном отрезке пути «причина-следствие» учёт конечности скорости передачи накладывает одно ограничение, а квантово-механический предел точности – другое ограничение в определении положения максимума вероятности события. И математическое моделирование проявления этих пределов на длинном и, иногда, неопределённом пути, позволяет нам убедиться, туда ли и в том ли состоянии мы (мысленно) попали, не изобрели ли мы частицу Бога.

Причинность в кристаллофизике.

Есть две основных причины образования определённой кристаллической структуры кристалла. Это симметрия внешних (обычно) электронных орбиталей образующих этот кристалл атомов или молекул и фёдоровские группы симметрии, описывающие все возможные сочетания поворотной симметрии узлов решётки с трансляционной симметрией в решётке. Кристаллическая структура не всегда получается сложением готовых объёмных «фигурок» атомов, а получается как бы втискиванием этих «фигурок» в фёдоровскую решётку. Если потребляемая энергия деформации формы и симметрии исходных свободных атомов меньше энергии выделяемой за счёт возникающих между атомами ионно-ковалентных связей (с добавкой изотропной электронной связи в проводящих кристаллах), то реализуется устойчивая кристаллическая структура. Так что вероятность возникновения элементарной (состоящей из одного сорта атомов) кристаллической структуры высока, если исходная форма и симметрия атомов при вкладывании их в разрешённую фёдоровскую решётку меняются незначительно с одной стороны, а, с другой стороны, все внешние электронные орбитали в ней задействованы и, тем самым, дают энергетический выигрыш. Это и есть причина термодинамической устойчивости кристаллических структур.

Мне не раз приходилось сталкиваться в научной среде с тем, что сотрудники ничего не видящие дальше кончика собственного носа, высокомерно заявляют, что такой подход – примитивизм, упрощение, использование демонстрационных моделек для описания реальных процессов. Чаще всего эти «знатоки», в отличие от меня, сдавшего все кандидатские минимумы на «отлично», с трудом сдавали кандидатские минимумы на «тройку». Но «возвышение» их обязывало быть «светилами». Такие «светила», высмеивающие то примитивную таблицу Менделеева, до уравнение Больцмана (доведя его до самоубийства), были и ранее.

Но не о них речь – речь об обобщениях, простых по форме, но глубоких по содержанию. Именно они позволяют науке двигаться вперёд. В этом меня убедил и личный пример в научном подходе и моего первого научного руководителя ещё в Политехе профессора Юлия Ивановича Уханова, написавшего почти примитивную книгу «Оптика полупроводников», ставшую настольной книгой советских оптиков. В этом меня убедил и личный пример в научном подходе и моего первого научного руководителя в Физтехе доктора физ.-мат. наук Валентина Николаевича Богомолова, который не только нашёл «примитивную» ошибку на порядок в одном параграфе «Курса Теоретической Физики» Ландау, но буквально представлял атомы металла, протискивающиеся в поры диаметром 6А. Сделал он и доклад об ошибках Квантовой Механики с «примитивных» позиций. Полагаю, что «светилы» просто боятся «примитивных» моделей с далеко идущими выводами, т.к. так просто не поняли «примитивных» моделей Бора и Эйнштейна. Зазубрили, чтобы выглядеть «светилами», но не поняли и просто боятся любого шага в сторону.

Классическими элементарными структурами стали кристаллические структуры углерода: алмаз и графит. В алмазе исходный «ёжик» из 4-х торчащих в разные стороны строго симметрично электронных орбиталей идеально (с минимальными искажениями) вкладывается в одну из разрешённых федоровских решёток, в кубическую. При этом замыкание орбиталей соседних атомов друг с другом даёт большой выигрыш по энергии и образование самого твёрдого материала на земле – алмаза. Благодаря своей твёрдости, алмаз в комнатных условиях может существовать бесконечно долго, но если его нагреть, то углерод переходит в более устойчивую кристаллическую структуру – графит. Это происходит потому, что если слегка исказить три исходных орбитали, приблизив их к плоскости, перпендикулярной четвёртой, то атомы углерода в этой плоскости можно втиснуть в более плотную, гексагональную решётку, с более жёсткими межатомными связями, дающими больший выигрыш по энергии. При этом четвёртая орбиталь никуда не исчезает, а растягивается, уменьшая энергетический выигрыш, но выигрыш за счёт трёх жёстких связей в гексогене превалирует. Наглядно это удалось продемонстрировать на диэлектрическом аналоге графита – нитриде бора с ионно-ковалентными межатомными связями. Жёсткость этих связей определяет частоту резонансного решёточного колебания – поперечного фонона, а ширина полосы решёточного отражения, лежащей между поперечным и продольным фононами, определяется концентрацией связей.

Как видно из представленного рисунка, жёсткость межатомных связей в гексогонах максимальная (рис.1а – спектры решёточного отражения для поляризации света вдоль слоёв измерены на двух гранях кристалла, перпендикулярной и параллельной оси С). В алмазной (кубической) модификации (рис. 1b) жёсткость межатомных связей на 30% меньше. Не случайно, что и алмазный инструмент быстро снашивается при обработке графита. Мощный пик решёточного отражения наблюдается и для колебаний вдоль оси С (рис.1с). Этот пик показывает, что на три межатомные связи в гексагонах приходится одна, менее жёсткая, чем даже в алмазе, межслоевая связь. Но по абсолютной величине жесткость межслоевой связи не уступает жесткости связей в кремнии.

Рис.1. Спектры решёточного отражения ромбоэдрической и кубической модификации нитрида бора (С.В. Ордин, Б.Н. Шарупин - посмертно, ФТП, 1998,32(9), с. 924-932).

В этой же работе была построена и модель кристаллической решётки (рис.2), которая исправляла модели, построенные на заре прошлого века на базе органолептических ощущений, что графит мягкий и скользкий. На самом деле графит такой потому, что скользят чешуйки – монокриталлики друг по другу, а не моноатомные слои. На это указывает и голубое свечение (триболюмисценция) при расщеплении по слоям его непроводящего аналога – кристалла нитрида бора.

Рис.2. Модель кристаллической решётки ромбоэдрической фазы, дающая период трансляции вдоль оси С, равный наблюдаемому утроенному межплоскостному расстоянию.

Данная модель и соотношение жесткостей показанных связей (рис.1а и рис.1с) находятся в полном соответствии с полученной ранее из измерений теплоёмкости анизотропией температуры Дебая – примерно полтора (а не тысяча, если бы межслоевая связь была бы ван-дер-ваальсовая).

А затем было показано, что гексагональная фаза возникает за счёт разрушения и разупорядочения межслоевых связей в ромбоэдрической решётке при более низкой температуре, чем разрушение более жёстких связей в гексагонах, но не менее 1000оС (Ordin S.V., Osmakov A.S., Rumyantsev V.I., Tupitsina E.V., Shelyh A.I., Поверхность, 2003, №5, с 108.).

А в американской работе, на которую «с гордостью» сослался коллега Миша Левинштейн в изданном им в Шпрингере справочнике «Нитриды» были проведены грубые (не поляризационные) измерения слабо упорядоченных гексагональных образцов нитрида бора (подобные усреднённому спектру на рис. 3, только измерения грубее), и при этом было слепо применено предположение о чисто ван-дер-ваальсовой связи между слоями и низкочастотные колебания приняли за колебания внутри гексагонов.

Рис.3. Спектры решёточного отражения слабо упорядоченного гексагонального нитрида бора для двух поляризаций и усредненный спектр, подобный приведенному в американской работе, перепечатанный в справочник «Нитриды». (Спектры получены на моей последней разработке с ЛОМО – ИКС25М, который у меня в комнате конструкторы и наладчики из отдела Спектральных Приборов доводили «до ума» с помощью разработанных мной элементов 2 года, а после ликвидации их отдела я ещё лет 5 «вылизывал» электрические и оптические шумы самостоятельно. И «довылизывался», что стандартную точность оптических измерений 2-3% повысил до тысячной процента. При этом стало возможно с заданной точностью измерять спектры не только в максимуме отражения, но и в нулях, что позволило честно использовать и известные осцилляторные модели и новые, оригинальные).

Так что, то, что «графенологи» по неграмотности заявили о существовании «графена» – вина и Миши Левинштейна. Есть, конечно, и моя вина: то, что уже понято, мне не интересно – много ещё что надо успеть понять. В принципе, я собирался продолжать эти исследования, но когда подал проект на эту тему в РФФИ и получил отрицательный отзыв, я, так получилось, узнал, кто был экспертом, давшим отрицательный отзыв, и спросил его: «Если проект на базе фундаментальных, уже опубликованных работ по BN не интересен, то почему вы поддержали проект номенклатурщика, у которого ни одной работы на эту тему не было, и который ни одного образца BN не держал в руках?». На что этот горе-профессор только и смог ответить: «У вас было очень короткое обоснование проекта». Наверное, у номенклатурщика было длинное обоснование с изложением моих работ, а у меня были просто ссылки на них, т.к. пересказывать то, что уже понято мне было неинтересно. Но сейчас вынужден приводить и конкретные примеры из околонаучной области, так как вижу, в какое болото превратилась наука, подкрепляя их давно полученными экспериментальными результатами. Это не совсем зряшная работа, видны некоторые интересные продолжения, но с одной стороны есть текущие неразгаданные загадки природы, с другой стороны – положение в обюрократившейся в России науке не улучшилось и близко к полной ликвидации науки как класса. Вот на память потомкам и рассказываю о старых результатах.

В самом графите решёточные колебания наблюдать сложнее, т.к. они ковалентные (в первом приближении ИК неактивные), но исследование нами зависимости анизотропии плазменных колебаний от степени упорядочения микроструктуры и решётки графита показало, что в высокоупорядоченных образцах растёт коэффициент преломления, что позволило исправить модель энергетической зонной структуры Вейса, построенной на базе предположения о двумерности (Ordin S.V., Rumyantsev V.I., Tupitsina E.V., Osmakov A.S., Avdeev O.V., Fedorov M.I., Features of Band Structure and Seebeck Coefficient Anisotropy of Pyrographites, Proceedings of VI Interstate Seminar: Thermoelectrics and their applications, October, 1998, St.-Petersburg, RAS, 1999, p. 123-130, p.278-279).

Строго математически связь локальной симметрии с глобальной была доказана лишь для двумерного случая (на тот момент, когда я знакомился с трудами конференций по теоретико-групповому анализу под редакцией Копцика). Но практическая кристаллография (как и наша интуиция) это утверждение подтверждает и для 3-х-мерного случая. А «катастрофа кристаллографии», как в случае со сверхструктурами, с несоразмерными квазикристаллами и фулеритами была ликвидирована учётом нового измерения, возникновение которого тесно связано с термодинамикой (см. «Теромодинамика и НАНО»).

Учёт термодинамики при формировании нанообъектов особенно важен. Именно из-за неё невозможно существование без подложки двумерной плоской плёнки графита, которую придумали «графенологи». Стабильное состояние такой плёнки известно – фуллерен. То, что и в графите гексагоны не плоские, американцы уже давно показали с помощью электронной микроскопии (рис.4 сверху, слева). Ошибка их была лишь в том, что они предположили, что гофр в соседних слоях повторяется, тогда как из нашей модели следует, что гофр соответствует сближению соседних слоёв в точках их связи, и соответственно, их взаимному удалению там, где стягивающая их связь отсутствует (рис.4, снизу, слева).

Рис.4. Моноатомный гофр в графите (из американской работы) и нитриде бора и его трансформация в дефект (изгиб слоёв – монокристаллических пакетов толщиной примерно 200 нм) в случае обрыва межплоскостной связи. Внизу схематическая развёртка кристаллической решётки сторонам гексагонов.

Стремление слоёв графита, и его диэлектрического аналога, нитрида бора, свернуться за счёт не задействованной в слое четвёртой связи в случае обрыва связи с другим слоем (рис.4, справа) как раз и является главной проблемой выращивания этих кристаллов: из образовавшихся зародышей растут сегменты со сферической поверхностью, так называемые конуса роста и слои получаются волнистые. Борису Николаевичу Шарупину как раз и удалось спрямить эти «волны» так, что колебания кристаллографической оси симметрии С не превышало долей градуса, тогда как у стандартных пирокристаллов, в том числе и у американских, её колебания – порядка 45 градусов.

Но главная причина ошибки и в той американской работе, с которой я начал исследование, и строителей теорий двумерных графитов и нитридов бора, и у «графенологов» в том, что ими были выброшены из рассмотрения отмеченные выше причины образования кристаллической решётки, и они фантазировали, забыв о четвёртой орбитали атома углерода.

Перечисленные причины носят обобщённый характер и близки к химическим (как и вся кристалография). Но, с одной стороны, физические (показанные) эксперименты их подтверждают и физические расчёты фононных, электронных (стационарных) зон и возбуждений поляритонов на их базе корректны. С другой стороны, само существование разрешённого либо запрещённого состояния определяется ограничительными условиями ТО и КВ, а также правилами отбора, следующими из симметрии. В природе всё взаимосвязано, как и в человеческом обществе.

Причинность в оптике.

Причинность в оптике также позволяет дать базовые предпосылки для описания явления и сделать финальную проверку на «вшивость» придуманных моделей. Когда об этом забывают (или вообще не знают), то и рождаются «открытия Века» типа «отрицательный коэффициент преломления» (да ещё со ссылкой на мою работу http://academic.research.microsoft.com/Publication/50973041/criterion-for-the-appearance-of-negative-dielectric-areas-in-crystals), означающий не что иное, как движение света вспять оттуда, куда он ещё не пришёл (забыли время запустить в другую сторону). Нет ничего крамольного в отрицательной фазовой скорости, которая легко реализуется без всяких отрицательных коэффициентов преломления, но не отрицательную групповую скорость, формально! взяв другой знак квадратного корня из диэлектрической проницаемости. Нет ничего крамольного в отклонении света в другую сторону с помощью наноструктуры. С помощь поверхностных поляритонов давно научились свет запускать вообще вдоль поверхности кристалла и выводить из кристалла не в той точке, куда он падал. Крамольно выбрасывать (а не искать) причину: не учитывать все дополнительные параметры в эксперименте, не учитывать дополнительные ортогональные координаты, раз картина не полна, а пользоваться развитым формализмом для диэлектрической проницаемости без их учёта.

В оптике и электродинамике причинность проявляется в непрерывности электромагнитной волны и, при гармоническом ее возбуждении, в отклике на заданной частоте на все вышележащие частоты. Откликом кристалла на приложенное к нему внешнее электрическое поле является экранировка внешнего поля зарядами в кристалле, образующими диполи. В простейшем случае, для постоянного электрического поля его отклик определяется расстоянием, на которое сместились друг от друга разноименные заряды, но сама возможность такого смещения (причина) определяется самим существованием исходных диполей: либо реальных, стационарных, либо виртуальных, эпизодически (статистически) возникающих за счёт тепловых колебаний. А основной показатель самого существования этих диполей – это их резонанс на определённых частотах. Вклады этих резонансов на всех частотах больше нуля и определяют отклик на постоянное электрическое поле, а вклады всех этих резонансов выше определённой частоты дадут отклик на внешнее поле на этой частоте: более высокочастотные успеют дать отклик, а более низкочастотные просто не успеют отреагировать на внешнее быстрое воздействие из-за инерции.

Отклик кристалла или любой другой среды и называют диэлектрической проницаемостью этой среды ε, а зависимость этого отклика от частоты приложенного внешнего поля частотной зависимостью диэлектрической проницаемости ε(ω). На самой частоте резонанса ε(ω) претерпевает резкий скачок, т.к. амплитуды колебаний в точке резонанса, максимальны, а фаза меняет знак, как у любого механического или электрического резонанса. По этой причине свободные носители тока в металлах, имеющие резонанс на нулевой частоте, дают большую отрицательную ε(0)<0, тогда как связанные заряды в диэлектриках, имеющие резонансы на частотах много больше нуля дают небольшую положительную ε(0)>0.

Амплитуда и фаза отклика взаимозависимы. Поэтому может быть использовано комплексное представление отклика и соответствующего ему линейного коэффициента связи электромагнитной индукции и пробного поля. Интегральные соотношения Крамерса-Кронига, связь действительной εr и мнимой εi части диэлектрической проницаемости

,

либо коэффициента преломления n и коэффициента экстинкции k, либо отражения R и поглощения T, являются проявлением ограничительного характера принципа причинности, а именно закона сохранения энергии, для оптики – закона Кирхгофа.

Отмечавшееся и ранее в экспериментах нарушение закона Снелиуса указывало на то, что запись закона Кирхгофа с учетом только компонент излучения, лежащих в плоскости падения, не полна. Математически соотношения Крамерса-Кронига строго доказаны для изотропной непроводящей среды. Естественно, доказательство сделано методом Фурье-преобразования и справедливо только в гармоническом приближении. Толл показал, что в случае отличной от нуля проводимости уравнение дисперсии нужно видоизменить. Справедливость его применения данном виде в слоистых кристаллах вызывала сомнения и ранее, а строгого математического доказательства для анизотропного случая не было сделано. Тем не менее, соотношения Крамерса-Кронига в приведенном виде используются в качестве физического критерия справедливости осцилляторных моделей.

Обнаружена аномалия, прямо указывающая на необходимость уточнения соотношений Крамерса-Кронига даже в анизотропных кристаллах, а тем более в нанообъектах. В ромбоэдрическом монокристалле нитрида бора при распространении света вдоль оси симметрии С обнаружена аномальная по форме и положению полоса поглощения/непропускания (рис.5).

Рис. 5. Аномальная полоса поглощения/непропускания на фоне ортогонального спектра решёточного отражения.

Наблюдаемые в пропускании спектральные особенности (α * d, E C, k || C) строго соответствуют по частоте ортогональными возбуждаемому свету, поляризованным вдоль оси С оптическим фононам (R, %, E || C, k C), что запрещено в рамках классической кристаллооптики.

Эксперименты, проведённые с целью проверки сделанного выше «запрещённого» предположения – «запрещенной» причинно-следственной связи, Ordin S.V., Sokolov I.A, Zjuzin A.J., Parametrical Interaction of Normal Oscillations in anisotropic crystals, the Physico-Technical institute of A.F.Ioffe of the Russian Academy of Sciences, St.-Petersburg, Russia Works of X interstate seminar: Thermoelectrics and their application, on November, 14-15th 2006, s.144-149

показали:

1. При приближении частоты излучения к полосе частот ортогональных поляритонов наблюдаются резкие обрывы пропускания (непропускание) при частотах продольного и поперечного фононов, поляризованных вдоль оси С. Крутизна обрывов менее 0,5 см-1. Внутри данной полосы, вместо максимума поглощения, наблюдается гиперболическое нарастание пропускания до максимума при удалении от частот данных фононов. Относительные амплитуды изменения поглощения на краях аномальной полосы примерно одного порядка.

2. Эффект является объемным, непропускание, и при исключении поверхностного отражения, возрастает с увеличением толщины образца. Влияние поверхности на аномальные полосы непропускания проявляется в замывании аномальных полос.

3. Вклад эффектов пространственной дисперсии в отражение в области нормальных решеточных колебаний незначительный, но для аномальных, ортогональных колебаний является определяющим.

4. Эффект не определяется вкладом необыкновенной волны из-за макро- и микроразориетаций. Но возбуждение необыкновенной волны приводит не только к нормальной полосе поглощения вблизи частоты продольного фонона, но и к усилению аномальной полосы вблизи этой частоты: полоса поглощения представляет собой дуплет – наблюдается два близко лежащих минимума пропускания.

5. Диафрагмирование прошедшего через кристалл излучения показало пропускание света на частотах ортогональных фононах в виде расходящегося конуса: прохождение вдоль направления падающего луча стремится к нулю.

6. Аномальная полоса по форме подобна модулю производной нормального решеточного отражения на ортогональных фононах.

Вывод:В области частот дипольных резонансов при ортогональной поляризации света происходит их параметрическое возбуждение. То есть, даже для главных кристаллографических направлений оптические свойства материала не полностью описываются двумя соответствующими данному направлению константами. При этом используемая форма записи закона Киргофа даже при нормальном падении света на анизотропный кристалл не полна, так как вклады ортогональных направлений полагали тождественно равными нулю.

В простейшем дипольном приближении вклад в оптические константы материала диполей, параллельных лучу света равен нулю. Для одноосных кристаллов математически это выражалось в возможности приведения тензора комплексной диэлектрической проницаемости к диагональному виду с двумя независимыми компонентами. При этом феноменологически это утверждение сводилось к следующему: при ориентации электрического вектора вдоль одного из главных кристаллографических направлений оптические характеристики полностью описываются свойствами материала в данном направлении. А именно, двумя интегрально зависимыми оптическими константами (комплексными).

Но, в рамках того же, дипольного приближения, можно показать причину возникновения ненулевого вклада. При этом обобщенный закон Киргофа должен учитывать распространение света не только по лучу, но и в перпендикулярном направлении. Феноменологически это сводится к требованию введения в области частот ортогональных резонансов дополнительной оптической комплексной константы, а именно параметрической константы связи. Следовательно, необходимо либо дополнить размерность диагональных компонент тензора диэлектрической проницаемости, либо повысить размерность самого тензора. Фактически наблюдаемый эффект является проявлением анизотропии пространственной дисперсии. Однако ее стандартный формализм, разработанный по порядку малости Ландау, дает пренебрежимо малые поправки к классическому кристаллооптическому эффекту и принципиально не учитывает возможность параметрического возбуждения ортогональных возбуждающему полю резонансов.

Продемонстрирована лишь одна причина возникновения оптических «аномалий» из-за упрощённого (грубо приближённого) теоретического описания даже анизотропных кристаллов. В нанообъектах много меньше длины зондирующего излучения для заявлений об оптических аномалиях надо сначала построить соответствующую их масштабу «нормальную» теорию. А причин для её отличия от теории, разработанной для макроскопических объектов, предостаточно. В какой-то мере оптике просто «повезло», т.к. для анализа использовалась модель с бесконечно тонкой границей раздела сред. Но эта «бесконечная тонкость» неприменима для нанообъектов, которые много меньше и длины волны и глубины поглощения. Из-за отсутствия учёта специфики нанообъектов и идёт вал ошибочных работ, которые годятся лишь для защиты диссертаций и увеличения ПРНД.

В качестве подтверждения того, как «беспричинные открытия» делаются сейчас в оптике прикладываю лишь один свой коммент к подобной публикации – все собирать было лень.

Чем характерно наше время, так это тем, как научились люди пудрить мозги друг другу. То, что обывателю пудрят мозги, что стало нормой – это конечно беда: люди сами себя обманывают и, как следствие, и занимаются не тем, что полезно и нужно делать, и тратят ресурсы планеты уже в гигантских масштабах на разную фигню. Но то, что этот таракан пролез в «научные» головы и привело к тому, что наука в застое (см. «Непричесанная физика и частица Бога»), к тому, что в самой науке достойные учёные не в почёте, а проходимцы типа старого Алфёрова и молодых «открывателей графена» (см. там же «Графеновый вирус» и «О нанотрубках и графене сегодня знают даже малыши») преподносятся чуть ли не Эйнштейнами нашего века.

Большой барабан вокруг «графена», раскрученный его создателями с помощью технологий порносайтов, но с целью саморекламы и получения нобеля в научной среде, вовсю тарахтит. Куда только теперь «графен» не примазывают с целью рекламы. Вот Бил Гейтс стал выпускать графеновые презервативы, сообщается о графеновых «презервативах» для радаров и о самих «графеновых радарах». Только добавлены дополнительные «умные слова» о «Терагерцовом» диапазоне и поверхностных плазменных колебаниях. А если без умничанья рассказать о том, что сделано в этой работе, то всё будет прозаично просто.

Графит имеет высокую подвижность электронов (осцилляции де Гааза – ван Альфена наблюдаются при азоте, а не при гелии, как, например, у меди) и, поэтому, несмотря на небольшую концентрацию свободных электронов, обеспечивает очень высокую электропроводность в тонких слоях. В графите, на три валентных электрона в слое приходится один валентный электрон, обеспечивающий связь с соседними слоями. Если вырастить моноатомную монокристаллическую плёнку графита на подложке так, что межслоевые электроны связи замкнутся примерно эквивалентно монокристаллу, только на подложку, то мы и будем иметь графитовый выигрыш.

Графит полуметалл и концентрация свободных носителей на четыре порядка ниже, чем у металлов и, естественно, плазменные колебания в нём на более низких частотах (эти колебания в полупроводниках и других полуметаллах могут быть и на гораздо более низких частотах). Правда, говорить о поверхностных колебаниях для одноатомного слоя полная бессмыслица (глубина поверхностных колебаний не один, много атомных слоёв) – это будут поверхностные для макрообъекта (подложки) на котором одноатомный слой графита. И для макрообъекта по масштабу площади можно и говорить о плазменных колебаниях в терагерцовом диапазоне, т.к. он соответствует длине волны 300 мкм – надо иметь поперечник объекта не меньше длины волны – наноантены не годятся.

И с самим терагерцовым диапазоном для связи немало путаницы. Атмосфера практически не пропускает на длинах волн от 3 до 300 мкм, так что связь на долях терагерцев будет на микрорасстояния.

Thankful in advance for the answer. Stanislav Ordin. The senior researcher of A.F.Ioffe Physico-Technical Institute of the Russian Academy of Sciences.

Комментарии:

Цитировать Имя
Станислав Ордин, 13.01.2014 16:51:14
Дорогой Владимир,
Во-первых спасибо за отклик.
Во-вторых, я подумаю, над Вашими словами, что можно сделать в такой ситуации.
Но есть и в третьих. Некие иллюзии с использованием эполет «заслуженных» использовать надо (без этого никуда не деться хотя бы потому, что скачки в пространстве размерностью больше 1 нарушают принцип причинности). Но самим впадать в иллюзии сколько можно? А тем же Ж.И. давно уже крутят его «достойные» воспитанники и совсем не в благородных целях. Если их не отодвинуть, то ничего кроме пустозвонства (и личной выгоды узкого круга лиц, а не НАУКИ) от его использования, на мой взгляд, не выйдет. А может быть и большой вред, в чём я лично когда-то убедился. Я считал себя сильным человеком и старался снисходительно относиться к слабостям людей (чтобы им не навредить, так как они имея слабости – слабые). Сейчас понимаю, что иногда зря. Так, когда Ж.И. уводил деньги из ФТИ якобы для создания НОЦа якобы для ФТИ и я публично спросил его на учёном совете на какие зарплаты подготовленные им супер-пупер специалисты придут в ФТИ, а от ответил, что к нашим зарплатам не имеет никакого отношения и когда меня потом «актив» спросил: Что же делать?, я, ещё тогда, сказал: «Гнать поганой метлой из ФТИ этого нобеля, который в каждой своей речи распинается, что для него главное – научный сотрудник, а когда я его вывел на чистую воду, заявил, что к самому существованию научных сотрудников никакого отношения не имеет, получает зарплату в другом месте. Надо брать ответственность за само существование ФТИ на себя, а не кусать по мелочи руководство, которое спасает лишь себя». «Актив» конечно испугался моих слов, а я настаивать не стал. Теперь считаю это (боязнь навредить слабым, на первом месте) МОЕЙ ошибкой и рекомендую мою ошибку не повторять.
Цитировать Имя
Владимир Скиданов, 12.01.2014 23:53:59
Почти все касаемое рассуждений о состоянии научного сообщества и его взаимоотношений внутренних и с обществом надо признать весьма точными.
Но это касается не только нашей науки, но и всей международной научной тусовки. Журнал Nature уже давно публикует полную ахинею, да неоднократно, упрямо повторяясь в этом. Что уж говорить о других... Пиар и имитация всего и вся захлестывает уже все мировое сообщество. Серьезным и честным ученым в оплачиваемой науке действительно скоро места не останется совсем.
Но все же одно замечание... Не стоит сейчас всех в одну кучу - и Алферова, и Ковальчука...Можно по-разному оценивать глубину и ценность научных достижений, но Жорес Иванович сейчас старается отстоять как-то статус академической науки. И, на мой взгляд, делает это лучше Президента Академии и нынешнего, и, тем более, прежнего. Имя есть только у Ж.И. И надо его поддерживать, пока жив, слава богу. А кто еще? Сибиряки? Их уже надули. Строй надо держать, ребята.
А Ковальчук... Сказочник для президента и общества, продавец героина.
Хотя, жаль, черт возьми. Эта PR-дурь на Западе (и Востоке) как никогда создает хорошие шансы для восстановления наших позиций и даже опережающих темпах развития. Много-то не надо для этого. Отставания же в науке не бывает. Человек работал несколько лет, написал статью. А ты прочитал - и через час знаешь почти столько же.
Но... не дадут. Сначала не кормят, а на издыхании говорят - ну вот, ты же ничего не можешь уже. И закрывают. Так ведь поступили со всей промышленностью. Это похуже, чем драма с РАН.
Да, с графеном... Сразу было ясно, что туфта.
В. Скиданов, дтн, зав.отд. ИППМ РАН