Механизм распространения волны

Говоря о распространении волн, мы редко задумываемся о важности этого удивительного процесса в природе. Мы воспринимаем это явление как нечто само собой разумеющееся. А ведь это фундамент, который связывает воедино материю, энергию и информацию. Именно с изучения механизма распространения волн следует отталкиваться в понимании всех явлений природы.

Волны могут распространяться в любых средах, и даже в вакууме – там, где, казалось бы, нет никакой среды. Но при слове волна обычно возникает образ волны именно в жидкой среде. Колебание жидкости – это наиболее наглядная демонстрация волнового процесса.

Источником колебаний может быть любой объект – камень, упавший в воду, рыба, плывущая в толще воды. Волна распространяется от источника колебаний по всему водоему, который в данном случае следует воспринимать как ЕДИНУЮ систему. И каждое движение в этой системе заставляет колебаться ВСЮ среду. Объект, вызывающий колебание, не только заставляет среду колебаться, но и САМ ИСПЫТЫВАЕТ НА СЕБЕ колебание среды. Способность найти оптимальный баланс со средой позволяет наиболее эффективно передвигаться в воде, используя как свою энергию, так и энергию воды. А так как в водоёме множество источников волн, то в нем всегда присутствует энергия, которую можно использовать в собственных целях.

Волны в газообразной среде не так очевидны. Мы не обладаем высокой чувствительностью тела, чтобы ощущать малейшие колебания воздуха. Но у нас для этого есть специальные органы слуха. Они максимально приспособлены для улавливания колебаний в газообразной среде, так называемых, акустических колебаний. А такие акустические явления как эхо позволяют понять, что воздух является единой колеблющейся средой.

Мы рассмотрели колебания жидких и газообразных сред. Но как быть с твердыми телами? Как волна распространяется в неподвижных или крайне малоподвижных средах? Куда девается энергия колебания, если структура вещества слишком жесткая, чтобы преобразовать её в движение или звук?

Как вы уже, наверное, догадались, речь пойдет об электромагнитных колебаниях. Металл в нормальном состоянии – это твердое вещество, и оно тоже способно проводить колебания. Если вы ударите по чугунной или медной кастрюле, то услышите долгий звук колеблющегося металла. Этот звук можно остановить прикосновением пальца – вся энергия колебания поглотится вашим пластичным телом, которое на 80% состоит из воды.

Если частота настолько высока, что не способна вызвать колебание воздуха, то эта энергия как бы остается внутри металла и распределяется по всей его структуре. Она также может быть передана другим металлам, жидкостям, в окружающую среду.

Помимо металлов, которые хорошо проводят электричество, есть и диэлектрики, изоляторы. Например, это стекло, пластмасса, смолистые вещества. Они имеют волокнистую или аморфную структуру, при постукивании издают глухой звук. Волна в таких материалах хорошо поглощается и распределяется по всей среде. И хотя эти вещества являются изоляторами, электричество в них тоже присутствует, но в СТАТИЧЕСКОЙ форме. Энергия волны, образующаяся при трении и колебании в этих материалах, распределяется неравномерным образом и накапливается в виде статического заряда. Она также может быть передана в окружающую среду, жидкостям, металлическим предметам и т.д.

Таким образом, мы видим, что энергия движения может быть реализована сразу и распределена по всей системе, а может накапливаться внутри объекта, в самой его структуре, и определять его поведение в электромагнитном поле. И именно благодаря этому образуются более сложные структуры высшего уровня, проявляющие некие закономерности самоорганизации.

Чем выше уровень развития системы, тем более организованно происходит в ней перераспределение энергии, тем более разнообразные структуры и взаимосвязи в ней образуются.

Продолжение следует…

В следующей статье мы рассмотрим механизм распространения волны в вакууме и связанные с этим информационные процессы.