1. КВАНТОВО-ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ФЛУКТУАЦИИ

Любое статическое равновесие в термодинамике является в действительности динамическим, флуктуационным. В отличие от известных "безвременных" равновесных термодинамических флуктуаций, квантово-термодинамические флуктуации вводятся здесь на основе соотношений неопределенности квантовой механики и соотношений термодинамики, поэтому они оказываются связанными определенными пространственными и временными ограничениями.

Хотя раздел включает некоторое начальное обоснование используемых соотношений неопределенности, последние далее относятся к основным принципам и, в рамках термодинамического подхода, являются феноменологически исходными.

* * *









2. ДЕФОРМАЦИЯ МАТЕРИАЛЬНОЙ СРЕДЫ

В рассматриваемом подходе под однородностью среды достаточно понимать ее однородность "в малом", т.е. в масштабе макроячейки. Но параметры макроячейки (температура, давление и др.) за характерное время D t отличаются от параметров ее окружения, таким образом, любая материальная среда неоднородна. Такого рода неоднородность приводит к появлению на границе макроячейки с окружением флуктуирующих напряжений, сходных по своей природе с поверхностными явлениями. В более широком смысле особенности макроквантовой неоднородности макроячейки близки к известным явлениям мезоскопики. Тем не менее, поскольку макроячейка является макроскопическим объектом, к ней можно применить термодинамический подход, не боясь войти в противоречие с аппаратом термодинамики, справедливым для однородной среды.

* * *










3. ПОЛЯРИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ

Деформацию макроячеек можно связать с электрической поляризацией, которая приводит к появлению электрических зарядов. Поскольку взаимодействие макроячейки с окружением как части материальной среды при термодинамическом равновесии макроскопически элементарно, то и связанный электрический заряд макроячейки, порождаемой деформацией, логично отнести к макроскопически элементарному, о чем свидетельствуют и выводы в п.2.4. Необходимо еще раз обратить внимание на то, что все рассматриваемые далее электрические и магнитные поля являются близкодействующими внутренними полями материальной среды; понятие внешнего поля используется лишь для характеристик полей, которые могут считаться таковыми по отношению к макроячейке.

* * *








4. ПОЛЯРИЗАЦИЯ МАГНИТНАЯ

Предшествующий анализ проведен практически без участия магнитного поля. Отсутствие поля в одной части пространства не противоречит наличию его в близлежащей области, если принять во внимание эффект запаздывания.

При анализе электрической поляризации рассматривались две последовательные фазы макроячейки, в каждой из которых "поддерживался" постоянным один из двух электрических векторов E или D . Точно таким же образом найдем особенности других двух фаз, в которых действует магнитное поле, характеризующееся векторами B и H . Вектор H играет, как известно, в теории магнетизма такую же вспомогательную роль, что и вектор D в учении о диэлектриках. Силовым вектором является вектор B - аналог вектора E . Однако по историческим причинам напряженностью магнитного поля в веществе называют вектор H , а вектор B получил название магнитной индукции. Далее мы вынуждены столкнуться с этой нелогичностью, поэтому в большинстве случаев будем избегать употребления терминов "индукция" и "напряженность" магнитного поля, заменяя их соответственно на "вектор H " и "вектор B ". Логика рассмотрения особенностей магнитной поляризации совпадает, естественно, с предыдущим разделом. Электрические и магнитные поля поляризации в макроячейке относятся к близкодействующим (перенос энергии). Дальнодействующее электромагнитное поле (перенос излучения) рассматривается в разд.5.

* * *









5. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ ЦИКЛ МАКРОЯЧЕЙКИ

Продолжим рассмотрение классически однородной, изотропной однокомпонентной среды в конденсированном состоянии. Здесь освещаются вопросы, которые тесно связаны как с электрической, так и с магнитной поляризацией, и которые не нашли отражения в предыдущих разделах.

* * *












6. ГРАВИТАЦИЯ

В предыдущих разделах использован ограниченный объем информации, необходимый для получения чисто феноменологическими средствами основных характеристик материальной среды, находящейся в динамическом равновесии, анализ не касался гравитации. Вместе с тем, согласно современным представлениям, вещество составляет замкнутую систему лишь вместе с флуктуационным квантово-электродинамическим вакуумом и действующим в нем гравитационным полем. При рассмотрении гравитации соблюдены основные принципы ОТО. Различие заключается лишь в способах реализации этих принципов с учетом тех новых возможностей, которые появляются в квантовой макрофизике. Частично это достигается за счет того, что рассматривается важный, но все же частный случай, относящийся к равновесному состоянию изотропной материальной среды. С другой стороны, решение этой проблемы возможно на более широкой основе, чем в ОТО - придав ей четко выраженный квантовый характер.

* * *










7. ГАЗОВОЕ И ПЛАЗМЕННОЕ СОСТОЯНИЯ

Все основные зависимости для газа и плазмы могут быть получены как частный случай из соответствующих соотношений конденсированного состояния материальной среды. Здесь рассматриваются лишь некоторые из этих свойств. Выход в газовое состояние осуществляется через критическую точку. Особое внимание уделяется состоянию материальной среды, в которой многочастичная макроячейка переходит в одночастичную (дебаевский масштаб).

* * *








8. СОСТОЯНИЕ ФИЗИЧЕСКОГО ВАКУУМА

Ранее вакуумное поле рассматривалось как часть материальной среды. Сама же материальная среда могла находиться в конденсированном, газовом, либо плазменном состоянии. В настоящем разделе обсуждаются свойства физического вакуума как самостоятельного состояния материальной среды, параметры которого ненаблюдаемы. Исключение составляет создаваемое физическим вакуумом поле тяготения. Макроквант физического вакуума (макроячейка) выступает здесь как своеобразный аналог "инстантона" [Раджараман,1985].

* * *









9. ФИЗИЧЕСКАЯ СИНГУЛЯРНОСТЬ

В состоянии физического вакуума относительная неопределенность параметров состояния материальной среды достигает предельного значения ( D A/A= 1). Исключение составляют характеристики гравитационного поля. Существует термодинамически предельное состояние физического вакуума, в котором все, без исключения, параметры состояния становятся неопределенными и, следовательно, ненаблюдаемыми.

* * *