О закономерностях подобия формы спектров амплитуд флуктуаций в процессах разной природы (1104169), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Даннаяглава включает в себя два раздела, относящиеся к двум различнымпериодам исследований. Первый раздел описывает исследования,8проводившиеся в 1951-1980 гг. Второй раздел дает обзор работ,выполненных в течение приблизительно 20 лет, начиная с 80-х годовпрошлого века, и преимущественно сконцентрирован на результатахисследований,полученныхсиспользованиемметодапопарногосравнения тонкой структуры гистограмм, которые хронологическипредшествуютисследованиям,составляющимпредметнастоящейработы.Раздел 1.1 первой главы посвящен истории открытия феноменамакроскопических флуктуаций и становлению метода попарногосравнения тонкой структуры гистограмм.
К данному периоду относятсяработы связанные с исследованием флуктуаций в протекании химикобиологических реакций. В этот период формируется пониманиеуниверсальной природы феномена макроскопических флуктуаций исовершается постепенный переход к исследованию, помимо химикобиологических систем, флуктуаций в физических системах. Также в этотпериод формируются представления о неслучайности ТС гистограмм,построенных по коротким (30-60 точек) отрезкам временных рядов ипроисходит формирование метода попарного сравнения гистограмм,являющегосяосновныминструментомисследованияфеноменамакроскопических флуктуаций (ФМФ).Раздел 1.2 первой главы дает обзор работ составляющих основнуючасть феноменологии ФМФ. Рассматриваются следующие эффекты:• Эффект ближней зоны, состоящий в достоверно более высокойвероятности появления сходных гистограмм в ближайших (соседних)не перекрывающихся интервалах рядов результатов измерений.• Универсальностьфеноменамакроскопическихфлуктуаций,заключающаяся в высокой вероятности сходства формы гистограмм,построенныхпорезультатамодновременных,независимых9измеренийфлуктуацийвпроцессахразличнойкачественнойприроды.• Периодичность проявления феномена макроскопических флуктуаций,проявляющаяся в наличии суточных («звездного» - 1436 минут и«солнечного» - 1440 минут) периодов изменения вероятностиреализации гистограмм данной формы, а также в наличии около-27-исуточных периодов изменения вероятности реализации гистограммданной формы и годичных периодов («календарного» (365 солнечныхсуток) и «звездного» (сидерического: 365 солнечных суток плюс 6часов и 9 минут).• Эффект местного времени - высокая вероятность появлениях парсходных гистограмм в разных географических пунктах в одно и то жеместное (долготное) время.• Зависимостьподобияспектровамплитудфлуктуацийотпространственного направления вылета α-частиц.
Было обнаружено,что для гистограмм, построенных по результатам подсчета α-частиц,вылетающих при радиоактивном распаде в направлении на полюсмира (с хорошей точностью совпадает с направлением на Полярнуюзвезду), околосуточные периоды не наблюдаются и эффекта ближнейзонынет;гистограммы,регистрируемыеприизмеренияхс«восточным» коллиматором (α-частицы вылетают в направлении навосток), с высокой вероятностью реализуются при измерениях с«западным» коллиматором на 718 минут позже, т.е. через половину«звездных» суток. При измерениях с «восточным» и «западным»коллиматорамиодновременно,сходныегистограммыненаблюдаются.
В опытах без коллиматоров, при измерениях в одном итом же месте, сходные гистограммы с высокой вероятностьюнаблюдаются в одно и то же время. Этой синхронности нет приодновременных измерениях числа α-частиц, вылетающих через10коллиматорывразныхнаправлениях.Былополучено,чтовероятность появления гистограмм данной формы резко возрастает спериодами, равными 1440 минутам, деленным на число оборотовколлиматора плюс 1. При вращении коллиматора, совершающего 1оборот в сутки по часовой стрелке, произошла компенсация вращенияЗемли – α-частицы все время вылетали в направлении к одному итому же участку небесной сферы – и, соответственно, исчезлисуточные периоды.
При вращении 1 оборот в сутки по часовойстрелке коллиматора, расположенного в плоскости эклиптики инаправленного на Солнце, α-частицы все время вылетают внаправлении на Солнце. При этом, как и ожидалось, исчезлиоколосуточные периоды – и солнечный и звездный.• Наличиевыделенныхформгистограмм,появляющихсявопределенные моменты, зависящие от динамики системы СолнцеЛуна-Земля.• Зеркальная симметрия гистограмм: Весьма часто (до 30% случаев)форма последовательных гистограмм зеркально симметрична – естьправые и левые формы.Глава заканчивается выводом, что самый общий итог многолетнихисследований феномена макроскопических флуктуаций - доказательствонеслучайности тонкой структуры формы гистограмм, построенных поотносительно небольшому числу результатов измерений хода вовремени флуктуаций в процессах различной природы (от биохимическихреакций и шумов в гравитационной антенне до α-распада).
Накопленныйопыт позволяет сделать утверждение о том, что детальная форма тонкойструктуры гистограмм не зависит от природы процесса, флуктуациикоторого исследуются и в каждый момент в данном географическомпункте подобна для процессов различной природы.
Также, суммируяобзор экспериментальных результатов, можно сделать вывод, что11существует изменяющееся во времени, внешнее по отношению кизмеряемой системе воздействие, определяющее в каждый данныймоментспектрамплитудфлуктуаций(формысоответствующихгистограмм) в ходе процессов различной природы. При этом, найденныепериоды этого воздействия, его глобальный, планетарный характер,позволяют говорить о его космофизической природе.Вторая глава посвящена рассмотрению методики обработкиэкспериментальныхданных,накоторойоснованообнаружениеосновных эффектов феномена макроскопических флуктуаций.
Этуметодику условно можно разделить на два этапа. Первый этапиллюстрирует рис. 1. Здесь, рис. 1А представляет исходный ряд величинфлуктуаций некоторого процесса. Этот ряд, разбивается на короткиеотрезки, обычно 30-100 точек. На рис. 1В, в качестве примера,приведены четыре таких 100-точечных отрезка. Каждый из этихотрезков является исходным материалом для построения гистограммы.На рис.
1С приведены четыре гистограммы, построенные на основеотрезков, показанных на рис. 1В. После этого, каждая гистограммасглаживаетсянесколькоразk-точечнымпрямоугольнымокном.Результаты сглаживания гистограмм, представленных на рис. 1Споказаны на рис. 1D. Число сглаживаний и ширина окна зависят отсвойств исходного ряда и, в первую очередь, от величины его дисперсии.Чаще всего используется величина k = 4 и число сглаживаний, лежащее винтервале 10 ÷ 20 раз.
В результате применения описанной вышепроцедуры, исходный ряд флуктуаций, рис. 1А, преобразуется впоследовательность гистограмм, рис. 1D, которая является основнымобъектомдальнейшегоанализа.Нарис. 2Аданпримерпоследовательности из N = 20 гистограмм, являющейся исходнымматериалом для процесса экспертного сравнения.12Рис. 1. Методика построения гистограмм.ABРис. 2. Исходная последовательность (А) и пары подобных гистограмм(В).13Даннаяпоследовательность,являясьрезультатомпервогоэтапа,тождественна последовательности на рис.
1D. Каждая гистограмма в нейсравнивается со всеми другими гистограммами этой или другойподобнойпоследовательности.Вслучае,еслигистограммысравниваются с гистограммами той же последовательности, необходимопроизвестиN ( N − 1) 2попарныхсравнений,последовательностей одинаковой длины -дляN2различающихсясравнений. Так, дляисследования последовательности, рис. 2А, необходимо 190 сравнений.Рис. 2В дает 10 пар гистограмм из 190 возможных, которые, в результатеэкспертной оценки, признаны похожими.Рис.
3. Пример построения распределения интервалов дляпоследовательности гистограмм, приведенной на рис. 2.Заключительнойраспределениястадиейинтерваловвторогомеждуэтапаявляетсяпостроениепарамиподобныхгистограмм,иллюстрируемое рис. 3. Под интервалом∆,понимается промежутоквремени, разделяющий пару гистограмм во временном ряду. Экспертнаяоценка, являясь двузначной, имеет своим результатом заключение оподобии или непохожести гистограмм. В первом случае, интервалвходит в распределение с весом равным единице, во втором – нулю.
Так,например, в последовательности изна рис. 2А, имеютсяN − ∆ = 15N = 20гистограмм, представленнойпар гистограмм разделенных интерваломравным пяти. Из них только две пары с номерами №2-№7 и №7-№1214найдены подобными. Следовательно, в результирующем распределении,основанном на последовательности, показанной на рис. 2А, интервал №5будет иметь значение равное двум.Построение распределения интервалов, завершая процесс обработкиэкспериментальных данных, является основой дальнейшего анализа, впроцессе которого были получены основные свойства феноменамакроскопических флуктуаций, описанные в настоящей работе.Третьяглавасодержитрассмотрениеразработанныхиреализованных в диссертационной работе источников флуктуаций исистем для их мониторинга. Такими источниками являются α-распад, атакже различные полупроводниковые структуры. Основное вниманиеуделено полупроводниковым источникам флуктуаций.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
