Путешествие от частицы до Вселенной. Математика газовой динамики

Еще одно технологическое применение диссипативных систем — это лазер, устройство, которое использует квантовые свойства атомов для передачи света с определенной длиной волны. Главное свойство лазерного света — в когерентности: его волны распространяются синхронно, отставая одна от другой на определенную величину, и разность фаз остается постоянной.

В атоме электроны располагаются вокруг ядра. Благодаря некоторым законам квантовой механики, они не могут обладать любой энергией, их уровни энергии квантованы и могут иметь лишь определенные значения. Когда электрон находится на орбите с низким уровнем энергии, его можно возбудить с помощью тепла или электромагнитного поля, и тогда частица поднимется на уровень выше. Таким же образом его можно опустить на уровень ниже, при этом избыток энергии будет трансформирован в свет.

Идея работы лазера заключается в том, чтобы заставить электроны производить свет с определенной частотой с помощью электромагнитных колебаний. Так можно добиться не только потока света необходимой частоты, но и когерентности излучения.

Лазеры — пример диссипативной и самоорганизующейся системы: атомы организуются спонтанно и рассеивают энергию, поступающую к ним в виде света. Свет, излучаемый лазером, имеет очень низкую энтропию — именно в силу своей когерентности.

Лазерная технология крайне важна для нашего информационного общества: на ней основаны все оптические системы хранения информации, такие как CD, DVD и Blueray.

Газ как модель Вселенной

В этой книге мы с вами увидели, что изучение такой частной проблемы, как свойства вещества в газообразном состоянии, может привести к появлению самых разных идей, имеющих большое значение для множества областей знания, от информатики до социологии. Как это часто бывает в науке, изучение конкретной проблемы ведет к появлению инструментов, которые затем находят свое применение далеко за рамками исходной дисциплины.

Это как нельзя лучше подтверждает силу математики. В отличие от естественных наук, математика не ограничена действительностью, поэтому может изменяться и расширяться безгранично, создавая новые, все более мощные инструменты. Никто не мог и представить, к чему может привести математический анализ довольно заурядного явления. А на самом деле в математике газа речь идет обо всей Вселенной.

Библиография

BARNSLEY, M.F., Fractals Everywhere, Nueva York, Dover Publications, 2013.

CARNOT, S., Reflexiones sobre la potencia motriz del fuego, traduccion у notas de Javier Odon Ordonez, Madrid, Alianza Editorial, 1987.

CASS, D. у Shell, K., «Introduction to Hamiltonian Dynamics in Economics», Journal of Economic Theory, Filadelfia, Elsevier, 1976.

CERCIGNANI, C., Ludwig Boltzmann: The Man Who Trusted Atoms, Oxford, Oxford University Press, 1998.

GOLDSTEIN, H., Poole, Ch. у SAFKO, J., Classical Mechanics, San Francisco, Addison Wesley, 2002.

GRUNWALD, P. у VlTANYI, P., Shannon Information and Kolmogorov Complexity, publicado en arXivrcs/0410002 [cs.IT], 2004.

HORDIJK, W., STEEL, M. у KAUFFMAN, S., The Structure of Autocatalytic Sets: Evolvability, Enablement and Emergence, publicado en arXiv:1205.0584 [q-bio. MN], 2012.

McQUARRIE, D.A., Statistical Mechanics, South Orange, Nueva Jersey, University Science Books, 2000.

PRIGOGINE, I., El nacimiento del tiempo, Barcelona, Tusquets, 1991.: (jTan solo una ilusion? Una exploracion del caos al orden, Barcelona, Tusquets, 1983.

SCHNEIDER, E.D. у Sagan, D., La termodinamica de la vida: fisica, cosmologia, ecologia у evolucion, traduccion de Ambrosio Garcia Leal, Barcelona, Tusquets, 2008.

SYMON, K.R., Mechanics, Reading, Massachusetts, Addison-Wesley, 1971.

WOLFRAM, S., A New Kind of Science, Champaign, Illinois, Wolfram Media, 2002.

ZEMANSKY, M.W., Heat and Thermodynamics, Nueva Y)rk, McGraw-Hill, 1981.

* * *

_{Научно-популярное издание}

_{Выходит в свет отдельными томами с 2014 года}

_{Мир математики}

_{Том 42}

_{Эдуардо Арройо}

_{Путешествие от частицы до Вселенной. Математика газовой динамики}

_РОССИЯ

_{Издатель, учредитель, редакция:}

_{ООО «Де Агостини», Россия}

_{Юридический адрес: Россия, 105066, г. Москва, ул. Александра Лукьянова, д. 3, стр. 1}

_{Письма читателей поданному адресу не принимаются.}

_{Генеральный директор: Николаос Скилакис}

_{Главный редактор: Анастасия Жаркова}

_{Выпускающий редактор: Людмила Виноградова}