Макроскопический ансамбль зарядов.

 

1. Макроскопическое тело.

 

       Совокупность микроскопических ансамблей зарядов составляет макроскопическое (макрофизическое) по размерам тело: элементарные частицы складываются в атомы, атомы – в молекулы, молекулы - в тела. Таким образом, любое тело – это макроскопический ансамбль зарядов. Макроскопическими ансамблями являются привычные нам твердые, жидкие и газообразные тела различных размеров, вплоть до Земли, Луны и планет включительно.

       На уровне макромира заряды обладают континуальными (непрерывными) свойствами. Это накладывает определенный отпечаток на поведение макроскопических тел. Но принципиальные закономерности, которым подчиняются макроскопические ансамбли, остаются теми же, что и для микроскопических тел. В частности, это касается связей, которые заключены в каждом ансамбле.

 

       2. Всеобщая связь макроскопических явлений.

 

Любой макроскопический ансамбль, как и микроскопический, располагает n степенями свободы, причем n ® 0. В данных конкретных условиях интерес могут представлять l из них.

Все степени свободы тела органически между собой связаны. Этим обусловлена всеобщая связь явлений на уровне макромира. Соответствующие связи человек наблюдал в течение тысячелетий, но природа их была не ясна. На основе понятия ансамбля форм движения общая теория позволяет полностью расшифровать с качественной и количественной стороны все наблюдаемые закономерности.

Следует заметить, что связи между различными степенями свободы проявляются по-разному – все зависит от конкретных особенностей системы и условий, в которые она поставлена. У одних систем определенные связи проявляются весьма резко, у других – слабо. Например, у газов связь между термической и механической формами движения выражена очень ярко. Ее легко наблюдать при накачивании насосом воздуха в камеру колеса автомобиля. В насосе изменяется (переносится) объем газа (механическая форма движения), это приводит к одновременному повышению температуры (термическая форма движения). Аналогично при нагреве газа (переносится термический заряд) происходит изменение его давления.

У многих систем столь же сильно проявляется связь между электрической и магнитной степенями свободы. В результате перенос электрического заряда вызывает изменение магнитного потенциала (появление магнитного поля), а перенос магнитного заряда – изменение электрического потенциала. Наличие этой связи затрудняет правильное понимание магнитных явлений, которые до сих пор ошибочно рассматриваются как побочное следствие электрических.

       Примеры сравнительно мало заметных связей между термической и механической формами движения дают твердые и жидкие тела, которые практически несжимаемы. В газах при комнатных условиях слабо выражена связь между термической, электрической, магнитной, фильтрационной и другими степенями свободы. Например, под действием разности температур возникают электрический ток, магнитное поле, фильтрация газа и т.д., но уловить эти эффекты трудно из-за их малости. При высоких температурах газа (плазма) перечисленные связи проявляются очень сильно.

       Качественную сторону связи явлений легко понять, если вспомнить, что кванты зарядов закреплены в ансамбле определенными силами. Поэтому, например, под действием разности температур происходит перенос термического заряда, а вместе с ним увлекается и весь ансамбль со всеми присущими ему свойствами. В результате термическое явление сопровождается электрическими, магнитными, фильтрационными и прочими эффектами. Величина каждого данного сопутствующего эффекта зависит от прочности связи в ансамбле данного заряда с термическим.

       Количественная сторона связи явлений определяется законами общей теории. Эта связь проявляется на всех более сложных уровнях движения и рассматривается в последующих главах. Впервые попытка изучить имеющиеся связи была сделана Онзагером в его термодинамике необратимых процессов. Эта попытка относится к частному случаю, когда система находится вблизи состояния равновесия.