Причины большинства событий
и явлений, происходящих в окружающем нас мире, скрыты от нашего восприятия
и лежат глубоко под порогом их обнаружения современными физическими приборами.
Процессами, доступными нашему наблюдению и исследованию, управляют закономерности
квантового мира. Вовремя распознав тенденции изменений, диктуемых квантовым
миром, мы сможем несравненно эффективнее управлять природой или лучше адаптироваться
к любым ее проявлениям.
До последнего времени в науке господствовало представление о том, что
человеку доступно лишь вероятностное описание результатов влияния квантового
мира. Микролептонное воздействие по своей природе является сугубо квантовым,
и согласно такому представлению, не может быть нами обнаружено иначе, как
по свершившемуся факту в окружающей нас действительности. Однако это не
так. Быстро развивающиеся в последнее время методы исследования квантового
хаоса дают возможность эффективного предсказания событий, обусловленных
чисто квантовой природой, и воспринимаемых нами как случайные. Один из таких
методов и предлагается в данной работе как метод оценки эффективности микролептонного
воздействия.
Но сначала вспомним, как проводится исследование квантово-хаотических
состояний в современной физике. Лучший пример тому - эксперименты по изучению
процессов излучения ридберговским атомом водорода (со степенью возбуждения,
близкой к потенциалу ионизации, когда электрон еще не покинул атома,
но уже перешел в область энергетических уровней, воспринимаемых нашими приборами
как сплошная полоса). Согласно традиционным представлениям процесс излучения
таких атомов должен быть полностью хаотичен. На первый взгляд регистрируемая
картина подтверждает эту точку зрения (рис.1), но проведенный экспериментаторами
спектральный анализ выявил наличие строгой закономерности. Все полученные
данные сконцентрировались в систему четко фиксируемых полос, в точности
соответствующих предсказываемым квантовой теорией (рис.2).
Такое квазихаотическое состояние носит название квантового хаоса - это лишь
кажущийся нам хаос вследствие несовершенства нашего восприятия, которым
строго ( и может быть даже более строго, чем в классических процессах)
управляют законы квантовой физики. Приведенный пример хорошо описан в учебнике
S. Nettel'a "Волновая физика -Солитоны - Хаос" в главе "Квантовый хаос",
написанной M. Gutzwiller'oм.
Точно таким же способом может быть выявлено микролептонное воздействие
на физический процесс или объект. Предметом исследования служит также излучение
от объекта - полностью хаотическое с точки зрения современной техники. Наличие
скрытого порядка и степень его проявления в этом хаосе и являются характеристикой
степени воздействия на тонком уровне, осуществляемом недоступными пока что
непосредственному наблюдению сверхлегкими частицами - микролептонами.
Хаотический характер излучения выражается в резких изменениях (скачках)
уровня излучения от объекта, регистрируемого в равноотстоящие моменты времени.
С нашей точки зрения более информативным в этом плане должно быть наиболее
коротковолновое излучение. Доступные в данный момент технические средства
позволяют проводить недорогие, но эффективные исследования в области гамма-излучения
с помощью различных радиометров. Дискретизация по времени и квантование по
уровню зависят от возможностей используемого прибора и, в свою очередь,
определяют частотный диапазон получаемого спектра. При исследовании квантового
хаоса возможны два подхода к обработке данных - на основе представлений
о пространственно-временном континууме (на базе спектрального анализа Фурье)
и на основе квантовых представлений ( на базе спектральных преобразований
секвентного анализа Хармута).
В наших работах по оценке степени микролептонного воздействия мы используем
оба подхода. Для выявления скрытых закономерностей в динамике гамма-излучения
вокруг исследуемого объекта проводятся последовательные измерения уровня
радиационного фона вблизи исследуемого объекта в моменты времени, определяемые
периодом накопления сигнала дозиметром ( в зависимости от типа прибора интервал
между замерами составляет от 3 до 33 сек). Общая длительность процесса измерений
определяется необходимой шириной частотного спектра и, как правило, составляет
от 1 до 4 часов для каждого эксперимента. Типичный вид получаемых данных
приведен на рис.3. Здесь же показано изменение во времени разности между
соседними значениями сигнала (нижняя ломаная).
Обработка массива случайных сигналов в рамках секвентного анализа заключается
в последовательной фильтрации высоких частот итерационным процессом снижения
величины секвенты (числа пересечений нуля за заданный интервал времени).
Восстановленный в результате обратного преобразования отфильтрованный сигнал
приобретает вполне детерминированный характер (рис.4). Выявленная в результате
анализа последовательность импульсов и отражает наличие скрытой закономерности
в квантово-хаотичной исходной последовательности сигналов.
Скрытая закономерность может быть обнаружена и по появлению в Фурье-спектре
исходного сигнала малого числа (или даже одной) доминирующих частот. Если
доминирование какой-либо частоты сохраняется достаточно долго (порядка нескольких
минут и более) можно говорить о наличии у исследуемого объекта устойчивой
энергетической структуры. Характер чередования доминирующих частот со временем
отражает особенности структурной динамики, а с ними и динамические свойства
объекта исследования.
При доступной нам в данный момент экспериментальной базе мы можем установить
факт простейших тонкополевых (микролептонных) воздействий: по появлению
или исчезновению упорядоченности в следовании импульсов в отфильтрованном
по секвентам сигнале или по доминированию отдельных частот Фурье-спектра
в течение достаточно длительных промежутков времени. Для понимания самого
физического содержания воздействия и особенностей изменения состояния объекта
необходимо проведение большого числа экспериментов с максимально возможным
перекрытием частотного диапазона от низких (сотен Герц) до сверхнизких (милли
и микроГерц) частот.
Это возможно лишь при наличии достаточного выбора современной радиометрической
аппаратуры и максимальной автоматизации эксперимента.
ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРОЛЕПТОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ХОЛОДНОЙ ПЛАЗМЫ НА ВОДУ.
В представленной серии экспериментов по описанной выше методике фиксировалось
изменение структуры сигнала радиационного фона вблизи поверхности воды,
обработанной пучком холодной плазмы в течение 4 минут. Контрольные эксперименты
проводились в тех же условиях с необработанной водой. В первой серии экспериментов
обрабатывалась дистиллированная вода, во второй - обычная водопроводная,
только что взятая из под крана. Общая длительность измерений составляла от
1.5 до 2 часов, интервалы между замерами - 31 или 33 сек, в зависимости
от использовавшегося прибора (измерения проводились радиометрами типа "QUARTEX").
Эксперименты проводились в июне, июле и ноябре 1995 года. Полученные
последовательности значений сигнала (уровня радиоактивного фона в микрорентгенах
в час) сходны по своему виду (см.напр. рис.3). Однако в процессе обработки
между ними выявляются существенные различия. На рис.4-7 представлены
результаты секвентной фильтрации данных по неактивировавшейся (рис.4-5) и
активированной плазмой воде (рис.6-7). Кривые соответствуют пятой итерации
(см.раздел "Методы математической обработки"). Четко выявляется совокупность
несинусоидальных волн, образующий своеобразные паттерны своим чередованием
по времени и амплитуде.
Интересно некоторое сходство в картинах следования волн на рис.4 и 5
-для случаев необработанной воды, изучавшейся 20 и 21 июня практически в
одних и тех же условиях. Это может свидетельствовать об обусловленности
такого распределения сигналов условиями проведения эксперимента, хотя, конечно,
сколь-нибудь серьезные выводы можно будет сделать лишь после проведения достаточно
большого числа опытов.
Целью получения экспериментальных данных в нашем случае было выявление
закономерностей, проявления скрытого порядка в чередовании несинусоидальных
волн, что нашло свое отражение в результатах. полученных для активированной
воды (рис.6 и 7). Следует учитывать несовершенство использовавшихся приборов
и грубость дискретизации по времени
и квантования по амплитуде. Радиометры "RD 8901" выдают сигнал на уровне
радиационного фона в интервале до 25 мкРт/час с точностью до единицы,
а возможное отклонение по времени накопления числа импульсов при данном
способе записи практически неопределимы. Для повышения точности результата
необходима модернизация эксперимента, как в плане используемых радиометров,
так и автоматизации регистрации измерений. Тем не менее, закономерности в
характере динамики излучения активированной плазмой воды прослеживаются вполне
отчетливо. В данных от 21.06.95 это повторение группы из одной положительной
и двух отрицательных волн, а для данных от 26.11.95 - следование друг
за другом однотипных по структуре групп положительных и отрицательных
волн. (Подробнее о концептуальном объяснении полученного результата см.
в разделе В.Н.Лисина)
Второе направление математической обработки - спектральный Фурье-анализ
-также выявил существенное различие в характере излучения от обработанной
и необработанной воды. Интересно,что на СВАН-диаграммах (см.приложение)
участки доминирования какой-либо из частот в спектре, соответствующие
определенной упорядоченности в динамике системы-излучателя, соответствуют
по своему положению участкам между горбами несинусоидальных волн, рассчитанных
в ходе секвентной фильтрации. Естественно предположить, что в эти промежутки
времени излучение системы отражает наличие определенного порядка в ней, смена
которого происходит под действием отдельных (а возможно и групп) несинусоидальных
волн. Качественное совпадение результатов, полученных двумя независимыми
способами обработки экспериментальных данных, подтверждает эффективность
принятой методики.
МЕТОДИКИ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ.
Общий алгоритм секвентной фильтрации.
Как известно, секвента характеризует число пересечений сигналом с нулевым
математическим ожиданием числовой оси и является своеобразным аналогом частоты,
принятой в Фурье-анализе. Сущность высокочастотной итерационной секвентной
фильтрации заключается в последовательном уменьшении числа пересечений
оси абсцисс ломаной, представляющей графически совокупность полученных
в опыте дискретных сигналов. Качественно, ее алгоритм схож с алгоритмом
традиционной фильтрации Фурье-анализа и отличается лишь заменой гармонических
функций (синуса и косинуса) базовыми функциями секвентного анализа (Уолша,Хаара
и т.д) Общий порядок следования операций остается практически тем же:
- выполнение преобразования Уолша исходной последовательности сигналов;
- умножение полученного спектра на спектральную характеристику выбранного
фильтра;
- выполнение обратного преобразования Уолша.
Этот алгоритм повторяется необходимое число раз до получения интересующего
обработчика результата.
К сожалению, пока что момент окончания итерационного процесса приходится
определять "вручную" по наблюдению промежуточных результатов обработки
на экране компьютера. Автоматизация процесса обработки станет возможной
лишь после проведения и осмысления результатов достаточно большого числа
экспериментов. Для рассмотренных в данной работе опытов оказалось достаточным
выполнение 5 итераций по всем реализациям.
Расчет и построение Сван-диаграммы.
Спектральный анализ нестационарного одномерного процесса традиционно
выполняется с помощью "скользящего окна", когда спектральная характеристика
в данный момент времени определяется по совокупности точек, в равной мере
предшествующих и последующих расчетной точке. Число точек в "окне" определяется
выбранным набором частот и требованиями выполнения теоремы Котельникова.
СВАН-диаграмма представляет собой двумерную матрицу значений спектральной
плотности мощности сигнала, рассчитанных для всей совокупности точек измерений.
Естественно,что общий размер такой матрицы по времени меньше длительности
исходной записи на величину выбранного "окна". В представленных в приложении
диаграммах в каждый момент времени дано нормированное на максимальное значение
распределение спектральной плотности мощности по частотам для значений не
ниже 0.5 от максимального. Здесь же приведен номер доминирующей частоты и
квадрат амплитуды спектральной функции на этой частоте.
ЛИТЕРАТУРА.
1. Martin Gutzwiller. Quantum chaos. In: S.Nettel. "Wave phisics.
Oscillations-Solitons-Chaos".,Springer-Ferlag,1992,244 p.
2. Х.Хармут. Теория секвентного анализа. М.,"Мир",1980,574 стр.
(Перевод книги: Henning F.Harmuth "Sequency Theory Foundations
and Applications",1977,Academic Press,New York.)
3. Х.Хармут. Применение методов теории информации в физике. М.,
"Мир", 1989, 344 стр. (Перевод книги "Information Theory App-
lied to Space-Time Physics", 1989).