Случайные волны - случайные поля волновой природы
(акустич., эл--магн., упругие, концентрационные и др.). С. в. могут возникать
по мн. причинам. Волновые задачи классич. физики описываются дифференциальными
(или интегродифференциальными) ур-ниями вида
, где и - волновое поле, к-рое может быть скалярным или векторным,
- волновой оператор (в общем случае - нелинейный), а функция q задаёт
источники волн. В таких задачах наиб. распространёнными причинами случайности
являются: 1) источники поля (задана «статистика источников» q; в
области, свободной от источников, должна быть задана статистика «виртуальных»
источников, т. е. статистика граничных значений поля); 2) свойства среды
(задана «статистика среды», т. е. статистич. характеристики оператора
);
3) форма и положение границ раздела (должна быть задана «статистика границ»);
4) условия приёма и регистрации волн (подразумевается задание «статистики
приёмника» и «статистики помех»); 5) нелинейность волнового ур-ния, когда
даже в отсутствие внеш. источников случайности поведение волн может быть
«квазислучайным» или «стохастичным» за счёт возникновения динамического
стохастич. режима. К этим статистич. схемам сводится постановка большинства
задач теории С. в. Возможны и задачи смешанного типа.
Задачи теории С. в. решаются приближёнными методами, приспособленными
к тем или иным особенностям задачи: флуктуации случайных параметров и функций
могут быть сильными и слабыми, плавными, медленными или, наоборот, быстрыми,
резкими, корреляция может быть сильной («далёкой») или же слабой («короткой»)
и т. п. Лишь нек-рые задачи допускают простое описание. Напр., для линейного
оператора
формально просто решаются задачи схемы 1. Если известен оператор
,
ядро к-рого есть функция Грина задачи, то волновое поле и связано с источниками
q соотношением
, что позволяет найти все моменты поля и:
и т. д. Вероятностные законы распределения поля при этом явно не определяются.
К статистич. схеме 1 приводят мн. задачи акустики, радиофизики, оптики, в т. ч. задачи о тепловых флуктуациях в распределённых системах: тепловые флуктуации в волноводах и антеннах, проблемы диагностики природных сред по их тепловому излучению (атмосфера Земли и планет, поверхность океана, поверхность Луны и т. д.). Сюда же относится задача о возбуждении шумов в океане случайными источниками, расположенными на поверхности, на дне и в водной толще. Задача об излучении виртуальных случайных источников типична не только для статистич. оптики (формирование оптич. изображения в частично когерентном освещении, голография, интерферометрия), но также для дифракции звука и радиоволн (дифракция волн на случайных экранах; статистич. теория антенн, теория апертурного синтеза, дифракция частично когерентных волн), для радиоастрономии (определение угл. размеров радиоисточников, радиоинтерферометрия, радиоинтерферометрия со сверхдлинными базами), для дифракц. задач рентгеноструктурного анализа и электронной микроскопии.
Статистич. схема 2 охватывает проблему распространения волн в случайных средах, к-рая представляет интерес для атм. оптики и акустики, для распространения радиоволн в атмосфере и ионосфере Земли, в межпланетной, околосолнечной и межзвёздной плазме, для диагностики лаб. плазмы, для акустики океана и др. В рамках этой схемы разработаны методы, к-рые удовлетворительно описывают значит. долю всех задач. Приближение однократного рассеяния (первое борновское приближение) применяют в случае достаточно слабых и мелкомасштабных (относительно длины волны) неоднородностей, когда существенно рассеяние назад и в стороны. Для больших скоплений рассеивателей, образующих мутные среды, существенно многократное рассенние, к-рое описывают при помощи теории переноса излучения. В случае крупномасштабных неодиородностей, когда преобладает многократное рассеяние вперёд, применяют след. методы: геометрической оптики метод (правильно описывает лишь слабые флуктуации амплитуды на ограниченных расстояниях), плавных возмущений метод (учитывает дифракц. эффекты, но применим лишь в области слабых флуктуации), параболического уравнения приближение вместе с марковского процесса приближением (позволяет получить ур-ния для произвольных моментов и описать поведение функции когерентности на произвольных расстояниях).
Методы теории многократного рассеяния (диаграммный метод или метод функций Грина) позволяют получить замкнутые ур-ния для моментов поля. В частности, с этих позиций удаётся обосновать результаты феноменологич. теорий переноса излучения. Кроме того, для расчёта флуктуации волновых полей в случайных средах используют Кирхгофа метод ,метод интерференц, интегралов, гибридный подход (теория однократного рассеяния назад на мелкомасштабной компоненте с использованием в качестве исходного приближения методов, учитывающих влияние крупномасштабной компоненты неоднородностей) и др.
Для решения задач схемы 3 также разработаны эфф. подходы: метод малых возмущений, метод Кирхгофа, гибридный (двухмасштабный) подход, метод функции Грина и др., к-рые охватывают значит. долю всех физ. проблем (см. Рассеяние волн на случайной поверхности).
Задачи схемы 4 сводятся к проблеме пространственно-временной обработки волновых полей в присутствии помех разл. типов. Такие проблемы изучают в радиолокации, гидроакустике, теории связи.
Задачи схемы 5 отличаются «внутр.» механизмом возникновения случайности и представляют интерес для синергетики, задачи о возникновении турбулентности, проблемы обоснования статистич. физики и термодинамики.
С. в. в нелинейных средах отличаются гораздо большим разнообразием, чем в линейных. В частности, нелинейное взаимодействие волн разных частот и разных направлений приводит к генерации новых волн (гармоники и субгармоники, комбинац. колебания), т. е. к существенному обогащению пространственно-временного спектра. В результате такого взаимодействия ур-ние переноса излучения, к-рое в нелинейной волновой теории наз. кинетич. ур-нием для волн, становится нелинейным. Ур-ния такого типа описывают поведение неравновесных распределённых систем (напр., турбулентной плазмы и поверхностного морского волнения). Возникающие стохастич. колебания не зависят от нач. условий и потому заслуживают названия стохастических автоволн. Стохастич. автоволны возникают также в распределённых диссипативных системах (самоорганизующиеся системы).
При нек-рых условиях необходимо учитывать квантовый характер волнового
поля, в частности в теории теплового излучения (на частотах, для к-рых
энергия фотона
превышает тепловую энергию классич. осциллятора kT), в теории лазеров
при расчёте естеств. ширины линии излучения, в теории фотоприёмников (при
относительно небольшом потоке фотонов), при изучении явлений группировки
фотонов (см. Квантовая оптика ),при анализе сжатых состояний.
Л. А. Апресян, Ю. А. Кравцов, А. Б. Шмелёв
Дело в том, что в его постановке и выводах произведена подмена, аналогичная подмене в школьной шуточной задачке на сообразительность, в которой спрашивается:
- Cколько яблок на березе, если на одной ветке их 5, на другой ветке - 10 и так далее
При этом внимание учеников намеренно отвлекается от того основополагающего факта, что на березе яблоки не растут, в принципе.
В эксперименте Майкельсона ставится вопрос о движении эфира относительно покоящегося в лабораторной системе интерферометра. Однако, если мы ищем эфир, как базовую материю, из которой состоит всё вещество интерферометра, лаборатории, да и Земли в целом, то, естественно, эфир тоже будет неподвижен, так как земное вещество есть всего навсего определенным образом структурированный эфир, и никак не может двигаться относительно самого себя.
Удивительно, что этот цирковой трюк овладел на 120 лет умами физиков на полном серьезе, хотя его прототипы есть в сказках-небылицах всех народов всех времен, включая барона Мюнхаузена, вытащившего себя за волосы из болота, и призванных показать детям возможные жульничества и тем защитить их во взрослой жизни. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.
|
![]() |