Текст книги "Газотермодинамика новой России"

Автор книги: Геннадий Салтанов

сообщить о нарушении

Текущая страница: 2 (всего у книги 2 страниц)

2.4. Цунами и ваучеризация

По определению – цунами, это гигантские волны крупного размера, образующиеся вследствие сильного ударного воздействия (подземное или прибрежное землетрясение, извержение вулкана в океане). Средняя высота волн около 10–40 метров, скорость распространения до 900 км/час (почти сверхзвук). Чистая гидродинамика.

Последствия цунами.

Цунами широко известны. Многократно описаны. Это разрушение прибрежных конструкций, портов, гибель морей, зачастую – катастрофическое разрушение инфраструктуры с мультипликационными эффектами. Наиболее яркий пример – цунами, разрушившее АЭС Фукусима, Япония. Высота волн достигала 40 метров. Материальный ущерб составил несколько сотен млрд. долларов.

Прогнозирование цунами. Скорости распространения.

Долгосрочное прогнозирование заключается в оценке Рисков для определённых территорий. Вероятность возникновения, скорости и высоты волн.

Расчет параметров цунами. Оценочно для определения скорости распространения волны цунами пользуются формулой Лагранжа, с учетом глубины океана. При допущении, что дно океана горизонтально, формула дает величины скоростей, хорошо согласующиеся сданными наблюдений.

Для оценки воздействия волны типа цунами на прибрежную инфраструктуру разработаны различные рекомендации, основанные на гидродинамических подходах.99
  Руководство по расчету воздействия волн цунами на портовые сооружения, акватории и территории. МИСИ, М., 1986 г.


[Закрыть]

Ваучеризация в России, и причём тут цунами.

Анализу процессов ваучеризации в России уделено столько внимания и публикаций, что мы не будем останавливаться на его обсуждении, тем более, что оценка этого радикального явления прямо противоположны.

Если кратко.

Апологеты считают, что ваучеризация позволила сформировать частные компании, круг собственников и запустить структурную перестройку экономики.

Организаторы процесса считали, чтобы изменения стали необратимыми, важно, как можно скорее приватизировать государственную собственность. Отсюда быстрота, и «ударный» подход.

Противники.

Ваучеризация не привела к образованию массового российского среднего класса, скорее наоборот – загубила его зачатие. Произошла радикальная деиндустриализация страны.

Тысячи крупных предприятий, в том числе нефтеперерабатывающие, металлургические, трубопроводные, шахты, морские пароходства «уходили с молотка» без учета бушевавшей инфляции (дикая турбулентность), т.е. недооцененные в десятки раз.

Приватизированные предприятия зачастую уничтожались: оборудование продавалось как лом, заводы (да и институты) превратились в склады, работников сокращали, хозяйственные связи рушились.

Оставим в стороне оценки и политику.

В рамках подхода теории турбулентности и хаоса нам интересно лишь проследить наличие возможных аналогий.

С точки зрения гидрогазодинамики «ваучеризация» сильно похожа на «цунами», разрушающую советскую промышленность, правда, с надеждой на последующую дехаотизацию и самоорганизацию новой социально-экономической структуры (почти по Колмогорову-Пригожину плюс знаменитый слоган «рынок все отрегулирует»).

Далее – аналогия ваучерзации с гидродинамикой цунами.

• Суперскорость ваучерной приватизации (скорость волны цунами достигает 900 км/час).

• Абсолютная неготовность государственных институтов и населения к адекватной и быстрой реализации на такие события. (И что это за штука – ваучер?)Это сейчас продвинутые россияне (особенно загран. туристы) хорошо знают, что ваучер – это документ, устанавливающий право туриста на получение услуг, входящих в состав оплаченного ваучера.

И снова о гидродинамике.

Так известно, что знаменитые уравнения Навье-Стокса (задача века) успешно используются для математического моделирования сложнейших технических задач и природных явлений: океанских течений, обтекания крыла, даже погоды.

Полагаю, что при адекватной постановке задачи эти методы могут использоваться и для моделирования аналогичных, правда, не технических, а социально-экономических явлений.

Глава 3. Трансформеры неравновесных турбулентных систем

3.1. Наука умеет много «Гитик

1010
  От английского GreatTactics (GT) – лучшая стратегия (отличная тактика). См. также Л. Кассиль. «Кондуит и Швамбрания».


[Закрыть]

»

Трансформеры – любимые игрушки детей и современной молодежи.

В науке трансформеры – это модели преобразования и самоорганизации неравновесных систем.

К концу 1993 г. понял: самолеты, помидоры, металлы, кофе – купля продажа, фантастические и зачастую нереализованные организационно-финансовые схемы сделок – все это не мое.

И куда бросаться в этой турбулентной «болтанке»?

Но, как говорится, «Наука умеет много гитик», а в ней – базовое и комфортное для меня направление – «неравновесная газотермодинамика» и математическое моделирование в формате трансдисциплинарности (синергетики).

Концептуально подходы синергетики используются в близких мне областях науки: неравновесная газотермодинамика, нелинейный математический анализ, теория Хаоса и др.

Апологеты полагают, что синергетика не образ мира, но стиль, образ мышления о нем.

Для моих задач синергетика – направление науки, объясняющее образование и самоорганизацию моделей и структур в открытых нелинейных системах, далеких от термодинамического равновесия.

Основные принципы синергетики, используемые в данном исследовании.

• Неравновесность является необходимым условием появ-ления нового порядка, т.е. – развития;

• Общее для всех эволюционирующих систем: неравновесность, спонтанное образование новых микроструктур, возникновение новых свойств системы, этапы самоорганизации и фиксации новых качеств системы;

• Развивающиеся системы всегда открыты и обмениваются энергией вещества с внешней средой, за счет чего и происходят процессы локальной упорядоченности и самоорганизации. В этом случае используется понятие – диссипативные структуры;

• Образование новых типов структур указывает на переход от хаоса и беспорядка к организации и порядку.

Эти подходы декларируются и в знаменитой монографии И. Пригожина1111
  Илья Романович Пригожин. Бельгийский и российский академик. Один из основателей неравновесной термодинамики, первооткрыватель диссипативных структур (Нобелевская премия, 1977).


[Закрыть], И. Стенгерс. «Порядок из Хаоса. Новый диалог человека с природой», М., Прогресс, 1986 г.

Поскольку «Наука умеет много Гитик» используем этот «мэм» (точнее «великую стратегию» GT) для анализа и применимости научно-технических явлений как полезных аналогий радикальных социогуманитарных процессов самоорганизации неравновесных систем эпохи бурной турбулентности последнего 30-летия (1991–2021).

3.2. Встреча со «странным» аттрактором

Мои первые соприкосновения с аттрактором – этой странной ипостасью непостижимой турбулентности произошли почти 50 лет назад.

Именно тогда я впервые услышал поразившее меня словосочетание «странный аттрактор». (Ассоциативно – слышится и «очарованный странник», и вообще – романтика математики). Пытаюсь выяснить у коллег – что же это такое – и не понимаю. Сейчас в 20-х XXI века, ясно, что это было только самое начало, зарождение новой удивительной науки – теории Хаоса, самоорганизации в неравновесных системах.

1977 год. Очередная школа молодых ученых, в основном – продвинутых мехматовцев. Все молодые (до 40 лет), активные, амбициозные. Будущие знаменитости (например, мои друзья – Роберт Нигматулин – будущий академик, Василий Фомин – тоже будущий академик, Юрий Буевич – будущий профессор Стенфордского университета и др.)

«Гуру» этой школы – (для меня – небожитель) – знаменитый академик А. Самарский. Именно он предвидел радикальное развитие математического моделирования, в том числе и в областях гуманитарных.

Самое удивительное для меня, что именно он как руководитель государственной программы по развитию математического моделирования в отраслях народного хозяйства [16] продвинул и реализовал идею создания системы Главных математиков в ведущих отраслях СССР.

И опять же зигзаги истории – первым Главным математиком в отрасли энергомашиностроения по его предложению был определен Г.А. Салтанов, а ВНИИАМ – головным институтом отрасли по внедрению математического моделирования и САПР в отрасли. Далее, формирование и развитие межотраслевого проекта АН СССР, ВНИИАМ, ВНИИАЭС (еще десятки НИИ, АЭС и заводов) на базе гос. программы «Атомэнергомашэксперт». Руководители – акад. Самарский А.А., Институт прикладной математики РАН (ИПМ), Г.А. Салтанов, д.т.н., профессор, зам. директора – Главный математик ВНИИ Атомного энергомашиностроения СССР. И это спустя 10 лет после школы на Енисее!

3.3. О неслучайных совпадениях

1977 г. События.

• Школа математиков на Енисее. Мое личное знакомство с великим академиком А.А. Самарским, а также со «странным аттрактором»;

• Защита докторской диссертации Салтанова Г.А. по на-правлению «Нестационарные волновые процессы в газодинамике неравновесных двухфазных сред». Главный оппонент и мой защитник – д.т.н. Роберт Нигматулин (будущий академик РАН);

• Илья Пригожин (Бельгийский виконт русского проис-хождения) получает Нобелевскую премию за работы в области термодинамики необратимых и неравновесных процессов и диссипативных систем.

1979 год. Прорывы, формирование направления

• Салтанов Г.А. «Неравновесные и нестационарные про-цессы в газодинамике однофазных и двухфазных сред. М., Наука, 1979г.;

• Николс Г., Пригожин И. «Самоорганизация в неравно-весных системах. От диссипативных структур к упорядоченности через флуктуации». М., Мир, 1979 г.;

• Моисеев Н.Н. «Математика ставит эксперимент». М., Наука, 1979 г.

1979 год.

• Крупнейшая авария на АЭС Три-Майл-Айленд, США.

Моя встреча с доктором Джексоном (Лос-Аламос, США) на международном Конгрессе в Югославии. Джексон в то время главный специалист по анализу и расчетам аварий на АЭС. Триггер моего осознания актуальности и приоритета математического моделирования вычислительного эксперимента при анализе гидродинамических процессов на АЭС.

Вот такое удивительное и вряд ли случайное совпадение встреч, интересов, увлеченностей и направлений. Как будто что-то вызревало и прорвалось.

Итак, для меня лично 1977–1979 годы – момент крутой бифуркации. Ветвление и выбор нового направления «математическое моделирование и вычислительные исследования сложных неравновесных систем».

3.4. Бифуркации и другие полезные понятия

Интересно посмотреть на события турбулентных 90-х годов новой России с позиции неравновесной газотермодинамики, бифуркаций и самоорганизации в неравновесных системах.

Приведем несколько базовых и удивительных характерных терминов неравновесной термогазодинамики и теории Хаоса, которыми произвольно или в качестве речевых оборотов часто пользуются люди как в повседневной жизни, так и при кризисных событиях.

Бифуркация – раздвоение. В теории динамических систем – качественная перестройка системы. В синергетике – это точки неустойчивого равновесия, точки «выбора» дальнейшего развития системы. Предтеча некоего фазового перехода.

Принципы бифуркации удивительно разнообразны: от точки выбора «куда пойти учиться» после школы до выбора принципиально другой системы жизни.

Распад СССР, пожалуй, самая значимая точка бифуркации глобальной неравновесной турбулентной системы мира. В синергетике и теории Хаоса точка бифуркации представлена как критическое состояние системы, при котором система становится неустойчивой относительно флуктуаций. Возникает неопределенность: станет ли состояние хаотичным или система перейдет на новый, более дифференцированный и высокий уровень упорядоченности.

Флуктуации. В точке бифуркации большое значение имеют флуктуации, когда их случайное «вторжение» в неравновесную систему может резко нарушить баланс метастабильности.

В неравновесной газодинамике роль флуктуации проявляется наиболее ярко в процессах спонтанной конденсации перенасыщенности пара. [14]

Теория флуктуации (Д. Гиббс), их экспоненциального роста, расчета скорости образования центров конденсации, разработанные Френкелем и Зельдовичем, активно использованы в работах автора.

Диссипативные структуры.

Одно из основных понятий теории самоорганизации. Диссипативная структура – это открытая динамическая система, оперирующая вдали от термодинамического равновесия и связанная с рассеянием (диссипацией) энергии, вещества или информации.

По И. Пригожину – «динамические системы образуются как энергетически более экономные, выгодные образования в сильно неравновесных системах, условиях. При этом производство энтропии (неупорядоченности) и диссипация (рассеяние) энергии – минимальное.

Образование новых типов структур указывается на переход от хаоса и беспорядка к организации и порядку. Эти диссипативные динамические микроструктуры являются прообразами будущих состояний системы, так называемых фракталов.

3.5. Фракталы и аттракторы

И опять – математическое моделирование.

Фрактал – математическое множество, обладающее свойством самоподобия. Фрактальное моделирование, на основе развития компьютерных технологий – ключ к эффективной визуализации этих структур, их исследования, анализа и использования. Классический образец визуализированного фрактала – Множество Мандельброта (Рис. 3-1).

Примеров визуализации самых разнообразных фрактальных форм – великое множество. См., например, фрактал «Кочан капусты сорта Романенко» (Рис. 3-2), фрактал «Вязаные кружева» (Рис. 3-3) и др.

Рис. 3-1. Множество Мандельброта.1212
  https://math.stackexchange.com/questions/323334/what-was-the-first-bit-of-mathematics-that-made-you-realize-that-math-is-beautif/323676


[Закрыть]

Рис. 3-2. «Кочан капусты сорта Романеско».1313
  https://pixnio.com/ru/растения/овощи/романеско-брокколи


[Закрыть]

Рис. 3-3. Вязаные кружева.1414
  https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Julia001-3.png


[Закрыть]

Фрактальные структуры отмечаются во многих областях реального мира. Ветви дерева, структура легких, графики данных о продаже акций, облака, снежинки, система кровообращения (Рис. 3-4) – все они обладают самопохожестью.

Рис. 3-4. Лист дерева.1515
  https://stocksnap.io/photo/fall-leaf-ATCU7OBQN7


[Закрыть]

Фракталы – это структуры, состоящие из частей, которые в каком-то смысле подобны целому (самоподобные). Это означает, что небольшая часть фрактала содержит информацию о фрактале.

Инвариантность фрактала. В любом масштабе мы всегда видим одно и тоже, или нечто подобное. По идеологии создателя фрактальной геометрии Б. Мандельброта «Фрактальное мышление позволяет обнаружить закономерность в хаосе».

Создав фрактальную структуру объекта, мы можем с высокой точностью прогнозировать поведение реального прототипа, проводя компьютерный эксперимент с фракталами.

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «ЛитРес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на ЛитРес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.

Назад к карточке книги "Газотермодинамика новой России"