Publication text
(PDF):
Read
Download
Введение Настоящая работа продолжает исследова- ния по ритмике климатических процессов, обу- словленных одновременным влиянием биосферы и человеческого общества (социосферы) [1]. Многоритмичный характер колебаний климата от короткопериодических (десятки лет) до длин- нопериодических (миллионы лет) наблюдается на протяжении всей истории биосферы и часто связывается с ритмикой воздействующих на атмос- феру космофизических факторов [2]. Например, существование вековых климатических циклов объясняется воздействием вековой ритмики сол- нечной активности, известной как цикл Гляйсберга [3]. Колебания климата также связываются с рит- микой развития наземной растительности. Напри- мер, указывается связь вековых климатических циклов с вековыми сукцессионными сменами растительности [4]. Установлена также связь измене- ний климата c развитием и падением цивилизаций в историческом прошлом Европы [5]. Предлагаемое исследование основывается на информационно-иерархическом подходе к ана- лизу сложноорганизованных природных систем и установленном информационно-физическом законе накопления в них информации, характеризующей их организацию [6, 7]. Строгое выполнение закона подтверждено на многочисленных примерах при- родных систем: квантово-физических, молекулярно- генетических, метаболических, организменных, эко- логических, этнических, метеорологических и др. Организации социосферы и биосферы, начи- наясь от молекулярно-генетических иерархических уровней (ИУ) до этнических и экосистемных, гомо- логичны друг другу. Временные циклы функцио- нирования каждого ИУ включены в больший цикл следующего более высокого по рангу ИУ и обра- зуют соответственно социосферные и биосферные многоуровневые биологические часы, отсчиты- вающие время от секунд до тысячелетий. Иерар- хически организованные биосфера и социосфера с их многоуровневыми биологическими часами совместно образуют сопутствующие системы «рас- тительность-человек», которые обусловливают иерархическую динамику климатических процес- сов с конкретными статистическими информаци- онными характеристиками [7, 8]. Можно сказать, что по отношению к атмосфере Земли биосфера и социосфера подобны иерархической системе кле- точного метаболизма, контролирующей внутрен- нюю среду клеток. К сопутствующим системам «растительность-человек» относится, например, исламская с циклом 3267 лет (1089×3=3267). В соот- ветствии с информационно-физическим законом она состоит из трех этнических 1089-летних циклов и параллельных им трех 1089-летних циклов пер- вичных сукцессий наземной растительности [7, 9, 10, 11]. Данная система формирует 3-тысячелет- нюю ритмику климатических процессов. Другая сопутствующая система «растительность-человек» с периодичностью существования 99 лет (33×3=99) формирует известный вековой климатический цикл. Система образована тремя 33-летними био- логическими циклами функционирования чело- веческого общества и тремя параллельными им 33-летними циклами развития растительности [1, 7]. Первые три «социальных» цикла соответствуют средней продолжительности человека (рассчи- тываемой с учетом абортов как домладенческой смертности), а вторые «растительные» слагают сукцессионные смены биогеоценозов в различ- ных климатических зонах и близки к известному 35-летнему циклу Брикнера по смене холодных и влажных лет на теплые и сухие. Периоды климатической стабилизации и дестабилизации России Рассмотрим влияние исламской сопутствую- щей системы «растительность-человек» с циклом 3267 лет, которая охватила все бывшие среднеази- атские республики и часть России после разруше- ния СССР в 1991 г. Утвердившись на российской территории (республиках Татарстан, Башкорстан и др.), она продолжает регулировать климатические процессы на основе режима аридного климата, отвечающего ее основной территории размещения. Этим она начинает нарушать широтные потоки теплого и влажного воздуха, идущие с Атланти- ческого океана через европейскую часть страны, Сибирь и далее на восток. Именно под ее влиянием усиливается меридиональный перенос воздушных масс с юга на север и обратно, что показывают и данные наблюдений [12]. Изменения климата и растительности в умеренных широтах Евразии уже охарактеризованы как климатическое опустынива- ние [13]. В связи с большой продолжительностью каждой 1089-летней фазы 3267-летней исламской сопутствующей системы «растительность-человек», можно полагать, что наблюдающееся потепление климата в России является долгосрочным. Пока- зана его благоприятность для производства зерно- вых в целом по стране [14, 15], что подтверждается рекордными урожаями зерновых последних лет. В свою очередь российская 99-летняя сопут- ствующая система «растительность-человек» сформировалась на территории России в 1917- 1918 гг., когда страна завершила свое 1089-летнее (33×11=1089) развитие и вступила в 198-летний цикл (33×6=198) [1, 7]. Социальные 33-летние циклы одновременно входят в 99-летнюю сопут- ствующую систему и в текущий 198-летний цикл развития России, охватывая всю территорию страны. При этом ход их времени является задающим в сопутствующей системе вне зависимости от разных сроков начала и окончания 33-летних циклов в сукцессионных сменах большинства биоге- оценозов по территории России. Важно, что для всех сопутствующих систем с длительностью существо- вания более 33 лет аборты в слагающих их социаль- ных циклах не учитываются, поскольку прерванная беременность по длительности не превышает годо- вой шаг отсчета их времени и в них «не видна» [7]. Поэтому ход времени в трех 33-летних социальных циклах сопутствующей системы зависит от традици- онно рассчитываемой средней продолжительности жизни населения, которая, например, в 1990-х годах составляла около 66 лет [16]. Известно также, что хозяйственная вырубка лесов меняет время сукцессионных смен [17], а значит и отсчет времени у слагающих их 33-лет- них циклов. Различающийся ход времени у «соци- альных» и «растительных» 33-летних циклов в 99-летней сопутствующей системе неизбежно ведет к нарушению ее функционирования, а зна- чит и формируемой ею динамики климатических процессов, то есть к увеличению числа аномальных климатических событий [11]. Частота этих событий стала постепенно нарастать с 1917 г. по мере роста средней продолжительности жизни у российского населения и сейчас уже многократно превышает имевшуюся на начало ХХ века. Найдем сроки окончания 33-летних циклов (фаз) российской 99-летней сопутствующей системы и формируемого ею столетнего климатического цикла. Приблизительные оценки по статистическим данным СССР и России (см., например, [18]) дают среднюю продолжительность жизни в СССР около 53 лет для 1917-1970 гг. и 69 лет для 1971-1916 гг. Отсюда получаем окончание первой 33-летней фазы столетнего цикла в 1917+53 = 1970 г. и второй в 1971+69 = 2040 г. в начале каждой фазы идет опре- деленная стабилизация климатического режима, но с нарастающей разбалансировкой/дезоргани- зацией климатических процессов. Последняя обу- словлена разницей хода времени у составляющих сопутствующую систему социальных (замедление с 33 лет до 53 и 69 лет) и растительных циклов. Дезорганизация метеорологических процес- сов ведет, например, к значительным локальным выпадениям осадков, высоким температурам воз- духа летом, ураганам. После 2040 г. начнется третья 33-летняя фаза продленного за счет человека столетнего цикла с новой стабилизацией климати- ческого режима России в начале фазы. О возможности регуляции движения и силы циклонов и тайфунов Нами показано, что динамика метеорологиче- ских процессов, в том числе осадков и приземных температур воздуха, регулируется иерархиче- ски организованными социосферой и биосферой в соответствии с установленным информацион- но-физическим законом функционирования при- родных эволюционных систем [1, 7, 11]. Согласно закону, каждый иерархический уровень (ИУ) социосферной и биосферной организаций пере- дает информацию о своей организации на следу- ющий более высокий ИУ через формируемые им информационные материально-энергетические носители/продукты. Последние обладают четырьмя видами информации: H, R, H lnH и R lnR. Здесь ln - натуральный логарифм, H - нормированная информация Шеннона, совпадающая с известной последовательностью «обобщенных золотых сече- ний» и максимизирующая общую сумму указан- ных видов информации для каждого ИУ, R =1-H. При этом H характеризует материально-энергети- ческие компоненты продуктов, а R - временную последовательность формирования последних [7]. Все ИУ представляют собой вложенные друг в друга подсистемы возрастающего ранга с одно- временным увеличением своих размеров. В то же время их организация характеризуется одними и теми же типами информации. Это означает, что отвечающая им информация не перемешивается между разными ИУ. Отсюда следует, что инфор- мация об организации систем как физическая категория [7, 11, 19] жестко привязана к размеру конкретной подсистемы, не влияя на остальные. Информационные материально-энергетические продукты каждого ИУ используются для форми- рования новых продуктов с наложением на них информации следующего принявшего их ИУ более высокого ранга. Одним из таких продуктов явля- ются осадки и температуры воздуха, иерархиче- ская динамика которых переносит все четыре вида информации H, R, H lnH и R lnR [1, 7, 8, 11]. Каждая более высокая по рангу сопутствующая система налагает на эту динамику новую более длительную ритмику с новыми информационными продук- тами. Напомним, что многоритмичный характер колебаний климата охватывает всю историю биос- феры [2, 20]. Обратимся теперь к информационному обмену между квантовыми объектами, который определяется информационно-физическим зако- ном. Нами показано, что такие квантовые свой- ства микрочастиц как волна де Бройля, принцип неопределенности Гейзенберга, описывающие их поведение уравнения Шредингера, Дирака и Клей- на-Гордона являются частными случаями прояв- ления этого закона и легко из него выводятся [7]. В свою очередь, фотоны являются информацион- ными материально-энергетическими продуктами энергетически возбужденных систем и переносят информацию H=1, R=H-1=0, (H lnH+R lnR)=ln2. по Шеннону), которая проявляется в интерферен- ционной картине на экране с возможность узнать по ней положение щелей в пространстве. Условием наложения информации на фотон является лишь сопоставимость длины его волны с расстоянием между щелями. Пусть мы создали лазерный пучок запутанных по поляризации пар фотонов с помощью равнове- роятностных разветвителя, зеркала, спонтанного параметрического рассеяния или иным равноверо- ятностным образом. В этом случае информация H запутанной пары равна [1, 7]: где pk - долевой вероятностный вклад компонента k p p (фотона с одной из двух возможных поляризаций) При этом H=1 отвечает синусоидальной форме в информационный продукт; l k 1 k 1 . Тогда электромагнитной волны (фотона), R=0 означает отсутствие «отсчета» времени, то есть одновремен- ное бесконечное повторение всех циклов движения волны (периодов синусоиды), а (H lnH+R lnR) дает соотношение неопределенностей Гейзенберга [7]. Рассмотрим пары фотонов в запутанном кван- тово-механическом состоянии. Запутать их можно с помощью каскада возбужденных энергетических атомных уровней [21], равновероятного воло- конного разветвителя [22], при помощи зеркала, с одинаковой вероятностью их отражающего и про- пускающего [23] или иным способом. Фактически они представляют собой один квантовый объект с дополнительно прибавленной к фотонам инфор- мацией по аналогии с наложением информации от ИУ более высокого ранга на информационные продукты предыдущего ИУ. Прибавленная инфор- мация может передаваться посредством фотонов на другие квантовые объекты [23, 24]. Отметим, что помимо информации об органи- зации систем на фотоны можно налагать и другие типы информации. Возьмем, например, класси- ческую интерференцию света на двух щелях. Она имеет место и для одиночно испускаемых фото- нов, если нам неизвестно через какую щель из двух они прошли. В этом случае на одиночный фотон налагается информация о пространственном рас- положении щелей (изменяется описывающая его Ψ-функция, квадрат модуля которой является плотностью вероятности, то есть информацией информация R составит R=H-1=0. В соответствии с информационно-физическим законом переносимая запутанными фотонами информация может быть передана другим природ- ным системам и их информационным продуктам. К последним относится атмосфера как продукт сопутствующих систем «растительность-человек», а значит и возникающие в ней циклоны, антици- клоны, тайфуны, торнадо. Перенос информации на данные циклические структуры атмосферы (АЦС) можно осуществить лазерными пучками запутанных фотонов (с земли, самолетов, спут- ников) через поглощение и рассеяние последних атмосферой. Поскольку информация привязана к размерам содержащих ее систем, то для ее пере- дачи запутанные фотонные пары должны охва- тывать весь объем АЦС одновременно, для чего необходимы достаточно мощные световые пучки. Передаваемая запутанными фотонами инфор- мация R=0 означает отсутствие отсчета времени и многократное повторение циклов вращения АЦС, как это имеет место с одиночным фотоном (см. выше). Иначе говоря, будет осуществляться сти- муляция АЦС с увеличением их мощности при соответствующих метеорологических условиях. Следует также ожидать приостановки поступатель- ного движения АЦС в месте облучения фотонами. Подобным образом, видимо, могут локализоваться и пролонгироваться до аномальных не только АЦС, но и другие метеорологические процессы, в частности осадки. При запутывании фотонов на них может налагаться также информация H, отличающаяся от 1 [7]. Например, информация H=0.5, при которой организация систем стано- вится нестабильной, должна привести к ослабле- нию или разрушению АЦС. Таким образом, мы имеем потенциальную возможность с помощью пучков запутанных фотонов регулировать и силу, и движение АЦС. Рассмотренный метод регуляции АЦС, видимо, уже имел место (осознанно или случайно) на прак- тике. Например, это появление летом 2010 г. над Восточной Украиной и европейской частью Рос- сии малоподвижного длительно существующего антициклона, блокирующего доступ на свою территорию других воздушных масс и привед- шего к небывалой жаре с массовыми пожарами. По мнению в то время главы Росгидромета А. Фро- лова такого не было на протяжении более 1000 лет. Незадолго до появления данного антициклона на орбиту с секретной миссией был выведен аме- риканский экспериментальный беспилотный орби- тальный аппарат Х-37В. Его орбита проходила над зоной антициклона в течение всего периода жары, и на нем мог быть установлен лазер, луч кото- рого, по данным печати, наблюдался свидетелями ночами. Если этот лазер использовался, напри- мер, для экспериментов по созданию запутанных фотонов для квантовой связи, то мы имеем все требующиеся для регуляции АЦС условия. Следует отметить, что полеты Х-37В продолжаются, и в слу- чае экспериментов по квантовой связи с его помо- щью или помощью других аппаратов в океанах (например, по защищенной квантовой связи DQSC с кораблями, оборудованными боевой информаци- онно-управляющей системой Aegis) следует ожи- дать появления сверхмощных тайфунов и ураганов. Другим примером могут служить экспери- менты со спутниковой квантовой связью, которые с 2016 г. стал проводить Китай [25]. На спутнике «Micius» с помощью спонтанного параметрического рассеяния китайские физики создавали пучки запутанных пар фотонов и распределяли фотоны из этих пар между двумя наземными станциями. Расстояние между станциями превышало 1000 км, а расстояние до спутника достигало 500-2000 км. Подавляющая часть запутанных фотонов поглоща- лась/рассеивалась в нижнем 10-километровом слое атмосферы Земли. До запуска спутника в августе 2016 г. проводились наземные тестовые экспери- менты с пучками на дистанциях до 100 км. С 2016 г. в Китае участились случаи продолжительных лив- невых осадков, вызывающих наводнения и разру- шения дамб, домов, дорог. Например, в июне 2016 г. от таких наводнений пострадало 32 миллиона человек, а убытки достигли 6 миллионов долларов. Продолжающиеся эксперименты с запутан- ными фотонам на спутнике «Micius» могут служить причиной и небывалых дождей в Приамурье в авгу- сте 2017 г., которые затопили десятки населенных пунктов, включая Уссурийск, и даже размыли Транссибирскую железнодорожную магистраль. Возможность регуляции человеком АЦС трудно переоценить. Так, у конгресса США запро- шено 29 миллиардов долларов для оказания помощи территориям, пострадавших в 2017 г. от ураганов (атлантических тропических циклонов) «Харви», «Ирма» и «Мария» как одних из самых разрушительных ураганов в истории человечества. Выводы Проанализирован столетний климатиче- ский цикл, складывающий на территории России под влиянием растительности и деятельности чело- века. Показано, что дезорганизация климатических процессов и рост числа аномальных климатических событий связаны с различиями в ритмиках разви- тия человеческого общества и развития раститель- ности. Дан прогноз дальнейшей дезорганизации климатических процессов до 2040 г. с последующей стабилизацией климата. Объяснено усиление меридионального пе- реноса воздушных масс и прогрессирующего поте- пления климата в России, повышающего урожай- ность зерновых. Выдвинута гипотеза о регуляции движения и силы циклонов и тайфунов путем информаци- онного воздействия с помощью мощных лазерных пучков запутанных фотонов. Рассмотрена вероятность осуществления такой регуляции (осознанной или случайной) при катастрофических погодно-климатических событи- ях последних лет в России и Китае.