18. Математическая задача построения иерархии энергий.

18.1. Тепловая иерархия уровней энергий. Бесконечный ряд уровней энергий.

Если предположить, что иерархия энергий бесконечно растёт в сторону увеличения энергий, то можно получить математический ряд возрастающих энергий.

На рисунке 18.1 Изображена иерархия энергий. Обозначения на рисунке 18.1.:

E_N – энергия уровня N;

P_N – потенциал уровня N;

I_N – ток энергии уровня N;

R_N – сопротивление уровня N;

C_N – ёмкость уровня N;

Напишем основные уравнения для математической задачи построения иерархии энергий.

Уравнение для потенциала:

(18.1)

Уравнение для тока энергии:

(18.2)

Уравнение для сопротивления :

(18.3)

Уравнение для сопротивления :

(18.4)

Далее, для сопротивления:

(18.5)

для ёмкости:

(18.6)

Рис. 18.1. Иллюстрация математической задачи построения иерархии энергий.

для цепочки времени:

(18.7)

для коэффициента меры инерции:

(18.8)

Перемножение потенциалов с индексами от 1 до N:

(18.9)

Отношение смежных по уровню потенциалов:

(18.10)

Произведение смежных по уровню потенциалов:

(18.11)

Так, например, составной термоэлектрический потенциал (СТЭП) имеет вид:

(18.12)

Составной электромагнитный потенциал (СЭМП) имеет вид:

(18.13)

Для составного термомагнитного потенциала (СТМП) перемножаемые потенциалы не являются смежными по уровню. Потому:

(18.14)

Любая энергия вычисляется через произведение потенциалов:

(18.15)

Вывод 1. Предположим, ΔE_N вычисляется по уравнению (18.15) и существует такое число M, где 1<M<N, то если потенциал P_M=0, тогда в системе возможна энергия только уровня M-1. Это возможно при условии, если существует ток энергии уровня N.

Вывод 2. В тепловом уровне энергии (уровень 3) обязательно имеются электрический (уровень 2) и магнитный (уровень 1) потенциалы. Или по-другому: температурный напор (как потенциал энергии 3) сопровождается электрический и магнитный потенциал. Опять же такие условия возникают, если есть ток энергии уровня 3 (свет, тепловой ток).

Вывод 3. Уравнение (18.15) справедливо, если существует ток энергии уровня N. Если тока нет, то ΔE₁ =0 .

В иерархии энергий нет нулевого уровня. Если предположить, что

то

(18.15)

Из уравнения (18.15) следует, что энергия уровня определяется не квантами, а потенциалами. И если на одном из уровней обнаружили квант: например – заряд электрона, то это никак не повлияет на вычисление величины энергии (см. уравнение (18.15)).

Потенциал определяет: сколько энергии уровня N+1 приходится на долю энергии уровня N.

Если нет токов, то уровни энергии независимы и не могут преобразовываться друг в друга.

Если ток энергии существует, то происходит процесс интегрирования (накапливания) энергий - от низшего уровня к высшим, при этом возникает накопительная отрицательная обратная связь (НООС).

Те правила, которые соответствуют тепловой иерархии энергий также применимы и для механической иерархии энергий.

Таким образом, в природе возникает обратная управляемость: системы с управлением по выходу. Так электричество управляет магнетизмом, а тепловые процессы управляют электрическими процессами. В механике: механическая энергия управляет процессами упругости, а процессы упругости (силы) создают движение.