Дискуссии - Наука

И.Н. Дорохов

Показано, что энергодинамика является новым фундаментальным проектом, радикально изменяющий методологию моделирования процессов и постановку научного исследования. Новая методология строится с позиций закона сохранения и превращения энергии. Моделирование природных и технологических процессов выполняется исходя из понятий энергодинамических сил и потоков, существенно отличающихся от термодинамических сил и потоков термодинамики необратимых процессов, определённых на основе понятия энтропии. Данный подход позволяет значительно расширить сферу применения математического моделирования, позволяя научно объяснять, осмысливать, моделировать и использовать на практике многие природные процессы, которые до сих пор невозможно было ни объяснить, ни описать в рамках существующих подходов и методов.

Ключевые слова: система, энергия, состояние, смещение, равновесие, силы, потоки, экспертная система, нечёткое управление, жизненный цикл, научно-технический прогресс.

1. Основные положения

Данное научное направление сформировалось на стыке трех фундаментальных направлений науки последних десятилетий – системного анализа, термодинамики как науки о сохранении и преобразовании энергии, математического моделирования физического вакуума [1,2]. Оно оформилось в самостоятельную дисциплину энергодинамика (ЭД), которая представляет собой современную термодинамику, распространенную на нестатические процессы и любые формы энергии, позволяющее исследовать мощность протекающих процессов. Исследуемым объектом является часть Вселенной, рассматриваемая как энергодинамическая система, которая, как всякая система, есть нечто большее, чем сумма ее частей. Основной метод – системный и феноменологический. Процесс – это любое пространственно-временное изменение макрофизических свойств объекта исследования.

Универсальной характеристикой энергодинамической системы служит энергия как наиболее общая функция ее состояния: производные от энергии по независимым аргументам определяют силы и все другие свойства системы. Главное свойство энергии – ее сохранение в природе при переносе и превращении из одного вида в другой. Она играет роль связующего звена между различными процессами: механическими, тепловыми, химическими, электромагнитными, ядерными и т.д.

Анализ носит дедуктивный характер (от общего к частному) и опирается исключительно на подтвержденные опытом данные о природных явлениях, т.е. феноменологию. Системный подход не исключает из рассмотрения внутренние (скрытые от наблюдателя) системообразующие связи, благодаря которым система в целом приобретает новые свойства (эмерджентность), которых не было у отдельных ее частей (элементов) и без которых система не существует. Дедуктивный подход не прост для анализа, однако позволяет критически оценивать (верифицировать) результаты индуктивного подхода и тем самым приближает его к объективной реальности. Например, энергодинамика не исключает исследования внутренних (в том числе диссипативных) процессов, которыми классическая механика обычно пренебрегает, ограничиваясь «консервативными» системами.

Противоположный, индуктивный подход состоит в разбиении природной системы на элементы и их исследовании с целью последующего восстановления свойств системы в целом. Обнаружение невозможности восстановления системообразующих свойств системы, утраченных при анализе ее элементов, последующим интегрированием, явилось, по признанию А. Пуанкаре, «самым большим и самым глубоким потрясением, которое испытала физика со времён Ньютона» [3]. Это признание отражает фундаментальную философскую истину – познание природы человеком может быть только комплексным, совмещающим индуктивный и дедуктивный подходы.

Особенность системного подхода состоит в том, что объект исследования включает всю совокупность взаимодействующих (взаимно движущихся) тел и частей. Поэтому объектом исследования может быть только замкнутая система, ибо вне её остаются такие материальные объекты, взаимодействием которых можно пренебречь на достигнутом уровне знаний. Отсутствие взаимодействия с внешней средой означает и отсутствие энергообмена с ней. Поэтому такие системы с необходимостью изолированы. Именно для таких систем были установлены законы сохранения массы, энергии, заряда, импульса и его момента, поскольку условием сохранения указанных величин было отсутствие внешних сил и их моментов. Тем самым системный подход с необходимостью приводит к рассмотрению объекта исследования как изолированной системы. Для такой системы все действующие в ней силы F_i, вызванные ими процессы и вся энергия U являются внутренними. Поэтому любая система, для которой упомянутые законы сохранения требуют учёта внешнего массообмена, действия внешних сил и внешнего энергообмена, рассматривается как подсистема расширенной изолированной системы. Глобальная система типа Вселенной, вмещающая в себя все сущее, считается изолированной в том смысле, что её взаимодействие с окружающей средой через ограничивающую её поверхность S с ростом объёма системы V стремится к нулю, так как при неограниченном росте радиуса сферы (R → ∞)отношение S/V стремится к нулю ( S/V → 0).

Для исследования изолированных систем необходим соответствующий способ, позволяющий учитывать их внутреннюю структуру и пространственную протяжённость без использования абстрактных понятий точечной массы и заряда. Такой способ дает ЭД, в которой внутренняя структура объекта учитывается как пространственная неоднородность. Энергодинамика, являясь «наследницей» классической термодинамики и сохраняя все её достоинства, изучает материальные тела в фиксированной области пространства. Однако, в отличие от классической термодинамики, являющейся фактически термостатикой, ЭД не исключает того, что в выделенной области возможно внутреннее движение материи из–за её неоднородности. Это отражается в одном из трёх исходных принципов энергодинамики – неоднородности материи, согласно которому термодинамическая система может участвовать в различных видах внутреннего движения (поступательном, вращательном и колебательном).

До начала ХХ века математика не располагала теорией учета неоднородности материи. В математике такая теория называется теорией обобщённых функций. Впервые на этот факт обратил внимание российский математик Н. М. Гюнтер (1940) в своей последней прижизненной статье «О постановке некоторых задач математической физики». По его выражению для физики и большинства естественно-научных дисциплин характерен математический «мир» функций точки, хотя «мы живем в мире функций области, когда пытаемся познать этот мир. Мы говорим о массе тела М, а это функция области. Соответствующая ей средняя плотность ρ = М/V (удельная величина на единицу объёма) есть средняя функция области. Следя за движением точки, мы отмечаем путь, пройденный ею за данный промежуток времени, а соответствующая ей средняя функция области называется средней скоростью». Однако, исторически сложилось так, что математический «мир» функций точки (более простой для логики) значительно опередил в своём развитии «мир» функций области (больше, чем на 300 лет).

Среди всех фундаментальных дисциплин только в термодинамике все её законы формулируются в «мире» функций области. Понятия «процесс», «поток», «волна» – это понятия «мира» функций области. Основные термодинамические функции равновесной термодинамики (энергия, энтропия и др.) относятся к однородным обобщённым функциям. Как доказал Н. М. Гюнтер, восстановить функцию области по функции точки не всегда возможно, т. е. мир функций области шире мира функций точки. При переходе от термостатики к термодинамике необратимых процессов (ТНП), а затем к энергодинамике (ЭД), где пространство и время стали неотъемлемыми факторами познания природных процессов, возникла необходимость учитывать разницу между функцией области и функцией точки при описании неоднородных (внутренне неравновесных) природных систем. Впервые это сделал В. А. Эткин в своей докторской диссертации, защищенной в Московском энергетическом институте (МЭИ) в 1998 году.

Расширяя аналитическую формулировку закона сохранения энергии в применении к неоднородным системам, В. А. Эткин установил, что разница между функциями области и точки несёт в себе существенную содержательную информацию. Прежде всего, с позиций мира функций области Вселенную в целом оказалось целесообразным рассматривать как изолированную термодинамическую систему, состояние которой определяется, в основном, внутренними процессами, протекающими в её объёме, а не процессами обмена через границу. Это согласуется с тем, что все законы сохранения (массы, импульса, момента импульса и энергии) были сформулированы именно для изолированных систем. В таких системах проявляется особый класс функций области, названных функциями действия (ФД), позволяющих описывать превращение энергии, при этом сама энергия получает смысл способности к действию. Тем самым понятие энергии, получило, наконец, фундаментальное физическое обоснование вопреки царящей неопределённости этого понятия и мнению нобелевского лауреата Р. Фейнмана, заявившего, что сегодня «физики не знают, что такое энергия». Возникло новое научное направление, а с ним и новая ветвь науки – энергодинамика.

Для облегчения восприятия ЭД Дороховым И.Н. и Эткиным В.А. составлено учебное пособие «Системно-энергодинамический анализ природных и технологических процессов» по одноименному курсу лекций, который предполагается читаться ими в Академическом просветительском центре переподготовки научных работников и преподавателей вузов (АПЦПНК) при Междисциплинарной академии системных исследований (МАСИ) [1]. С основными положениями о работе просветительского центра МАСИ можно познакомиться на сайте maci.ru. Учебное пособие имеет гриф УМО Российской академии естествознания (РАЕ) и рекомендовано Российской Академии Наук и Институтом проблем управления РАН в лице рецензентов Академика РАН В. П. Мешалкина и главного научного сотрудника ИПУ РАН Ф. Ф. Пащенко.

2. Учебный курс энергодинамики

Число ученых, научных работников и преподавателей высшей школы, которых не устраивает сложившееся положение в современной науке, стремительно растёт. Однако, преподавание дисциплин с нетрадиционных позиций в ряде вузов показывает, что слушателю трудно решится на изменение привычных научных взглядов. Это также касается членов редколлегий и рецензентов многих научных журналов, в которые, как правило, невозможно пробиться критически мыслящему автору. Возникает насущная потребность в учебном курсе и пособии по новому подходу к изложению фундаментальных дисциплин (физики, термодинамики, химии, космологии, экологии и др.) на базе нескольких исходных беспостулативных принципов. Такое пособие создано упомянутыми авторами [1].

Пособие состоит из двух частей. Первая часть «Теоретические основы энергодинамики» содержит 11 разделов. В первых пяти разделах первой части даны исходные положения системно-энергодинамического подхода к анализу природных и технологических процессов: особенности математического аппарата функций области; сущность принимаемой системы отсчета; обоснование трех исходных принципов энергодинамики; уточнение понятия энергии как способности к действию; построение функции действия как основной характеристики неоднородности неравновесных систем; понятие осциллятора действия; классификация состояний равновесия природных систем и процессов перехода из одного состояния в другое.

В шестом разделе закон сохранения энергии формулируется в аналитическом виде с учётом превращения энергии. Показано, как из него рождается понятие силового поля, а всякое движение становится распространением возмущения равновесного состояния материальной системы. Введено понятие парциальной энергии, вскрыто существо энергопереноса и энергопревращения, а также превратимой и непревратимой энергии, сформулировано понятие термоимпульса и показано преимущество его использование вместо энтропии.

В седьмом разделе изложены особенности математического аппарата энергодинамики (ЭД) и его отличие от математического аппарата ТНП и механики сплошной среды (МСС). Показано преимущество введения движущих сил как градиентов потенциалов, исходя из понятия энергии, а не энтропии, как это принято в ТНП. На этой основе сформулирована новая методология научного исследования, опирающаяся на понятие функций области и энергии.

В восьмом разделе показано единство и многообразие сил природы, вскрыта природа общефизических сил и потоков, а также даны выражения 24 важнейших, в том числе новых движущих сил в природе, в частности, показана основополагающая роль гравитационных сил, движущих сил лучистого энергообмена, электродинамических сил и сил вращательного движения. Новые энергодинамические силы позволили научно объяснять, осмысливать, моделировать и использовать на практике многие природные процессы, которые до сих пор невозможно было ни объяснить, ни описать существующими методами.

Раздел девятый посвящён теории производительности энергопреобразующих установок и их критериям подобия. Установлена обобщающая роль максвеллоподобных уравнений, вытекающих из понятия энергодинамических сил и потоков. На конкретных примерах показана эффективность ЭД в совершенствовании и оптимизации действующих энергопреобразующих станций, агрегатов и установок, а также её возможности для синтеза концептуальных инженерных решений при создании новых преобразователей энергии. Инженерное творчество с учётом расширенного множества энергодинамических сил и потоков получает простор для развития как в теории, так и в практике, в частности, в лабораториях нулевого элемента.

В десятом разделе сформулирована системно–энергодинамическая концепция волновой природы материи, Конкретизировано понятие нулевого элемента таблицы Д. И. Менделеева как первичной материи, из которой образуются все формы вещественной материи, и сформулированы уравнения её состояния и возмущения. Показано, что источником энергии Вселенной является гравитационная энергия, а вещество является сгустком энергии вращательного движения первоматерии.

В одиннадцатом разделе показано, что системно–энергодинамический анализ незаменим для решения задач в макромире и микромире. Дано обоснование периодической системы элементов Д. И. Менделеева на основе циклического изменения момента распределения валентных электронов. С позиций энергодинамики рассмотрена математическая модель Н. А. Магницкого «конденсации» эфира в вещество, позволившая в рамках классической механики получить основные законы и соотношения электродинамики, обосновать волновое строение основных элементарных частиц (электрона, протона, нейтрона), а также всех атомов Периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, заложить основы волновой теории химической связи и химических реакций. Тем самым показана эффективность синтеза дедуктивного системно-энергодинамического и индуктивного подходов в естествознании.

Во второй части, состоящей из 10 разделов, изложены «Практически важные результаты системно–энергодинамического анализа и синтеза природных и технологических процессов». К ним относятся: установление того, что движущей силой природных процессов является гравитация; взаимодействие первичной материи с веществом носит силовой и обратимый характер, т. е. вещество и излучение взаимопревратимы; законы Ньютона получают обобщения в «мире» функций области; вскрываются новые закономерности в электростатике и электродинамике; проясняется природа энергоинформационного обмена; научно обосновываются новые принципы перемещения в пространстве и многие другие.

Для облегчения усвоения учебное пособие изложено, по возможности, в простой доходчивой форме. С этой целью в Приложении 1 приведена основополагающая статья Н. М. Гюнтера о функциях области, в Приложении 2 – глоссарий основных понятий системно – энергодинамического анализа природных и технологических процессов, в Приложении 3 – ответы на типичные вопросы, возникающие при освоении материала, в Приложении 4 – фундаментальный доклад В. А. Эткина о необходимости возрождения классической физики. По предварительным данным уже поступило около 300 заявок на это пособие.

3. Актуальность энергодинамики

Термодинамика является основой всех фундаментальных и прикладных дисциплин. Например, проектирование нефтехимического предприятия невозможно без опоры на термодинамику. Создание нового или совершенствование существующего химического комбината начинается с анализа термодинамического и фазового равновесия системы, стехиометрии и кинетики химической реакции в лабораторной колбе, в которой создаются условия, близкие к идеальному смешению реагентов на уровне атомов и молекул. Однако при разработке промышленного процесса возникает проблема: как пойдёт исследуемый в лабораторной колбе химический процесс в 10-кубовом промышленном реакторе, где гидродинамическая структура потоков далека от идеального смешения реагентов в колбе? Как учесть неоднородности потоков реагирующей смеси в этом реакторе при проектировании? Ведь ошибки в учёте неоднородности реальной структуры потоков чреваты не только ошибочными прогнозами в производительности, но и тяжёлыми трагедиями, случающимися при эксплуатации химического оборудования. Поэтому при создании химического производства актуальны три задачи: 1) анализ химического и фазового равновесия процесса 2) изучение механизма и стехиометрии химической реакции и физико – химической кинетики 3) исследование протекания процесса в технологическом аппарате с учётом неоднородной гидродинамической структуры потоков в этом аппарате. Первые две задачи успешно решаются в аналитических лабораториях согласно методикам аналитической и физической химии и расчёта химического и фазового равновесия. Главную трудность представляла третья задача: учёт влияния масштаба технологической установки на неоднородности гидродинамической структуры потоков в промышленном аппарате. Для её решения сначала использовался метод проб и ошибок в виде физическое моделирование, состоящего в многократном повторении эксперимента на лабораторных и пилотных установках возрастающего масштаба и обработке опытных данных в критериях подобия, формулируемых в виде безразмерных комплексов – чисел Рейнольдса, Нуссельта, Прандтля, Пекле и т.п. Это было трудоёмко, дорого и не избавляло от ошибок, чреватых серьёзными трагическими последствиями.

С появлением кибернетики и вычислительных машин возникла возможность перейти от затратного и трудоёмкого физического моделирования к математическому моделированию и расчётам на ЭВМ. В 1963 году в России при МХТИ им. Д. И. Менделеева была организована первая в мире кафедра кибернетики химико-технологических процессов. Настольным руководствами стали монографии О. Левеншпиля [4] по инженерному оформлению химических процессов, В. Я. Ротача [5] и Д. П. Кэмпбела [6] по управлению процессами и производствами, а также статья П. В. Данквертса [7], посвящённая эффективной методике анализа гидродинамической структуры потоков в аппаратах путём введения трассёра в поток. Уникальность методики состояла в возможности оперативно и сравнительно просто обрабатывать экспериментальные кривые распределения трассёра по времени пребывания в аппарате и находить основные параметры неоднородности гидродинамической структуры потоков, такие как среднее время пребывания реагента в аппарате, коэффициенты продольного и поперечного перемешивания, число ячеек идеального перемешивания, число и объём застойных зон, байпасов, проскоков и т.п. Открылась возможность в темпе с процессом отслеживать деформацию математической модели технологического процесса, учитывать масштабный переход и эффективно решать задачи управления, оптимизации и проектирования химических производств. Так на смену физическому моделированию пришло математическое моделирование, чему способствовало совпавшее с ним развитие цифровых вычислительных машин.

Возникла стратегия системного анализа технологических и природных процессов [8]. Особенность её состояла в представлении всего комплекса физико-химических процессов, протекающих в технологическом аппарате, в виде многоуровневой иерархической структуры. Первый уровень – атомно-молекулярный, на котором изучается взаимодействие отдельных атомов и молекул; второй – глобулярный или надмолекулярных структур, т.е. агрегатов близко расположенных молекул, обладающих относительной термодинамической устойчивостью; третий – совокупность явлений на единичном элементе дисперсной фазы (пузырек, капля, твердая частица), окружённом сплошной фазой (жидкость, газ, пар); четвёртый – стохастические явления в ансамбле включений дисперсной фазы при их стеснённом движении в локальном объёме аппарата; пятый – уровень технологического аппарата в целом (с учётом наличия зон идеального смешения, застойных зон, зон циркуляции, байпасов, проскока и т.п.). Каждый уровень характеризовался графом в виде соответствующей семантической сети (где узлы – физико-химические эффекты; дуги – связи между ними) и её описанием. Основой описания сложной физико – химической системы (ФХС) служила обобщённая система уравнений баланса массы, импульса и энергии для многокомпонентной полидисперсной смеси. Самым трудоёмким было нахождение выражений для термодинамических потоков и сил, определяемых в ТНП на основе производства энтропии, а также нахождение значений входящих в них параметров при описании различных процессов.

Таким образом, системный подход и математическое моделирование совместно с экспериментальной методикой трассёра стал практической методологией, позволяющей прогнозировать течение процессов с учётом неоднородности гидродинамической структуры многофазных полидисперсных потоков в технологических аппаратах сложной конструкции, где применение классической гидро-аэродинамики было невозможно из-за сложности граничных условий. Это было время настоящего триумфа математического моделирования. Научное направление и книга «Основы стратегии системного анализа процессов химической технологии» были удостоены Премии Президиума АН СССР имени Д. И. Менделеева, а заведующий новой кафедры кибернетики химико-технологических процессов Виктор Вячеславович Кафаров был избран действительным членом АН СССР. Для ознакомления с успехами применения математического моделирования в химической технологии главный редактор ведущего мирового журнала «Chemical Engineering Science» проф. П. В. Данквертс специально приехал из Англии на кафедру кибернетики в МХТИ им. Д. И. Менделеева. Кафедра поддерживала регулярные контакты с нобелевским лауреатом И. Пригожиным и другими членами Брюссельской научной школы.

Развитием метода математического моделирования стали интеллектуальные системы управления и переход от автоматического регулирования промышленными процессами к человеко-машинным системам управления на основе экспертных систем (ЭС) и нечётких множеств Лотфи Аскер Заде [9 –13]. Кстати, последний в день его 80-летия избран почётным академиком МАСИ. Формализованные знания и интуиция опытного эксперта, оформленные в виде базы знаний и банка данных в ЭС, высоко ценились и составляли 99% её стоимости, что ни шло ни в какое сравнение с ценой «железа» ЭС. Идеолог экспертных систем в химической технологии бывший аспирант кафедры кибернетики В. П. Мешалкин стал академиком РАН.

Однако с развитием ЦВМ, методов вычислительной математики и машинного моделирования на смену математическому моделированию с применением трассёра и ЭС пришли пакеты вычислительных программ численного решения системы уравнений баланса массы, импульса и энергии для потоков в технологических аппаратах с учётом граничных условий, отражающих их конструктивные особенности. Результат расчёта оформлялся в виде наглядной цветной картины распределения скоростей и других параметров внутри технологического аппарата. Например, для расчёта с помощью пакета «Fluent 6.3» достаточно ввести в программу граничные и начальные условия промышленного аппарата и получить результат. Последний представлял собой многоцветную картину движения того или иного реагента в аппарате с цветовой таблицей соответствия скорости и температуры потока частиц реагента определённому цвету.

Таким образом, учёт пространственной неоднородности потоков в технологических аппаратах при проектировании химических производств существенно упростился. Пакеты прикладных программ вытеснили методы математического моделирования, а цифровые контроллеры подменили человеко-машинные экспертные системы управления промышленными процессами. Манипулирование алгоритмами и блоками программ заменило ЭС и подлинную науку о природных явлениях и процессах, протекающих в технологических аппаратах. Знания опытных экспертов обесценились. Сплошь и рядом учёные степени стали присуждаются не за исследование физико-химического механизма процесса, протекающего в технологическом аппарате, а за результаты расчёта, полученные с помощью готовых заимствованных пакетов программ. Огульная «цифровизация» образования резко снизила количество выпускаемых инженеров, способных к творческой деятельности при создании химических производств, возник дефицит опытных экспертов.

Сегодня выпускник химико-технологического вуза хорошо подкован в работе с пакетами программ, но не способен анализировать механизм природного явления, для чего надо глубоко знать не только вычислительную, но и главную аналитическую математику, термодинамику, физику, механику, законы физической химии, процессы и аппараты промышленных производств. С другой стороны, в основе готового программного пакета лежат уравнения баланса массы, импульса и энергии, которые сформулированы с позиций мира функций точки, научной парадигмы ньютоновой механики 300-летней давности, равновесной термодинамики и пустого однородного изотропного пространства (с начала ХХ века), что при отсутствии дедуктивного взгляда на проблему не может дать объективного и достоверного результата расчёта по такому программному пакету. Поэтому приходится довольствоваться псевдо-проектированием и псевдо-управлением, и лишь большая инерционность производственных процессов сглаживает погрешности и недостатки результатов расчётов по готовым программным пакетам.

В свете упрощения проблемы учёта неоднородности потоков в промышленных аппаратах за счёт такой «цифровизации» возникает естественный вопрос об актуальности ЭД, пришедшей на смену равновесной термодинамики и ТНП. На самом же деле оказалось, что актуальность ЭД стремительно возросла. Являясь беспостулативной и концептуальной наукой, она оказалась незаменимой, когда стало ясно, что без преодоления общего кризиса современной научной парадигмы не может быть дальнейшего прогресса в познании человеком природы.

В первую очередь это связано с проблемами энерго- и ресурсосбережения, в частности, решением задач анализа и синтеза энергопреобразующих устройств на новых принципах. Стало совершенно ясно, что решение таких задач практически невозможно с позиций постулативной теоретической физики, ньютоновской механики и равновесной термодинамики (по-существу, термостатики), ТНП, основанной на понятии энтропии.

Во-вторых, в связи с развитием системного анализа и связанного с ним дедуктивного подхода к анализу природных и технологических процессов на макро- и микроуровне главной проблемой становится познание поведения системы в целом относительно равновесия. Оказалось, что то, как ведёт себя природный процесс относительно равновесного состояния, есть важнейший вопрос естествознания. Если с проблемой учёта неоднородностей в потоках вещества, составляющего относительно малую долю материи Вселенной (5%), удавалось до сих пор справляться вышеупомянутыми методами, то проблема учёта неоднородности остальной преобладающей части Вселенной, где плотность материи изменяется на 48 порядков от войдов до белых карликов, остаётся открытой.

Положение усугубляется тем, что, согласно существующей парадигме, пространство, в котором мы живём, до сих пор считается пустым, однородным и изотропным. Это – незыблемые постулаты современной физики [14, 15], табу, которое запрещено переступать любому научному работнику, стремящемуся защитить диссертацию. Согласно этим постулатам нулевой элемент выброшен из первоначальной таблицы химических элементов Д. И. Менделеева, хотя создатель таблицы и периодического закона считал его существующим, но пока ещё не открытым [16]. Однако по последним астрофизическим данным ~ 95% материи Вселенной составляет «тёмная» материя, представляющая собой этот самый нулевой элемент [17- 21]. На видимую материю – вещество приходится остальная небольшая часть материи Вселенной. Это говорит о том, что современная таблица химических элементов, искажённая в угоду постулатам квантовой механики, совсем не отражает реальность, свойственную оригиналу. А реальность такова, что все процессы во Вселенной протекают с непременным участием нулевого элемента, выкинутого из таблицы за ненадобностью. Это значит, что физика, начиная с опубликования знаменитой статьи А. Эйнштейна в 1905 года по сей день (120 лет) пытается изучать вещество, составляющее не более 5% Вселенной, игнорируя участие во всех процесса нулевого элемента. Копенгагенская физика, зажатая границами хорошо развитой индуктивной логики мира функций точки, в естественном стремлении вырваться за её пределы нашла спасительный выход в формулировке нобелевским лауреатом Нильсом Бором принципа достаточной безумности физической теории, чтобы быть правильной, принципа дополнительности (корпускулярно-волнового дуализма) и принципа соответствия (перехода квантовой механики в классическую при больших квантовых числах). Указанные принципы породили понятия кванта энергии вместо волны, спина вместо оси вращения, позитрон-электронного моря Дирака, гипотезы нейтрино, а также химеры Большого взрыва, античастиц, антимиров, искривления пространства и т.п. Все эксперименты, якобы подтверждающие все эти понятия, имеют ясные объяснения с позиций дедуктивной логики здравого смысла и классической волновой механики без притянутых за уши «безумных» теорий. Эту ситуацию в Европейской науке 1915 года интуитивно почувствовал и отразил в своём стихотворении русский поэт В. Брюсов [22]:

«Однажды ошибясь при выборе дороги,

Они упорно шли, глядя на свой компас,

И был их труд велик, шаги их были строги,

Но уводили прочь от цели каждый час.»

4. Необходимость лабораторий нулевого элемента

Начиная с первобытных времён и до сих пор энергетика не мыслится без топлива, что отражено в названии главного двигателя научно-технического прогресса современности – «топливно-энергетический комплекс» (ТЭК). В результате неудержимого развития мирового ТЭК в настоящее время «ежегодное производство энергии всем человечеством более, чем в 20 раз превышает экологические пороги обмена с биосферой планеты, разогрело её. Тают «шапки» планеты и ледники гор, остановился Гольфстрим, во много раз участились ураганы, затопления и прочие катаклизмы. Учёные не понимают причин нарастающей катастрофы, объявляя причиной «парниковый» эффект и много десятилетий зарабатывают на этом фантоме. Историческая наука также не видит экологических биосферных реалий, и, отвергнув диалектический материализм, развивает идеи сокращения населения планеты, теории «золотого миллиарда» неолиберализма и мондиализма…Скупленная капиталом, и работая на его бесконечные потребности, наука «забыла» о своём предназначении – познании законов Природы и передаче их человечеству для сохранения вида. Основа наук – естествознание и его основа – физика погрязли в идеализме. Подмена здравомыслия и логики относительностью понятий и идеализмом математики, подкреплённая догматизмом и авторитаризмом, привели к краху науки…» утверждает В. И. Поляков, д.т.н., главный сотрудник по экологической безопасности обращения с отработанным ядерным топливом и радиоактивными отходами ГРЦ РФ НИИ атомных реакторов (Димитровград), профессор кафедры «Безопасность жизнедеятельности, экологии и химии» УлГТУ [23].

На этом фоне учение ЭД о неоднородности материи и бестопливной энергетике приобретает особую актуальность, позволяя решать задачи, недоступные для современной постулативной физики. К ним относятся проблемы единства и многообразия сил и потоков в природе, создания единой теории поля, познания природы гравитации, существования тонкой и грубой материи, развития бестопливной энергетики, проблемы эволюции биологических систем и Вселенной в целом и многие другие.

Поэтому насущной задачей современности является восстановление в научно-исследовательских институтах и вузах уничтоженных и просто закрытых (с клеймом «лженаучных») лабораторий нулевого элемента Н. Теслы, Джон Уоррел Кили (США), Л. Кервран (Франция), Стефана Маринова (Австрия), а в России лабораторий И. С. Филимоненко, Б. В. Болотова, А. В. Вачаева, Г. В. Николаева, В. Н. Толчина, Ф. М. Канарёва и многих других энтузиастов-изобретателей и нетрадиционно мыслящих учёных. В России была открыта для посетителей лишь одна такая лаборатория эффектов Николы Теслы на центральной пешеходной улице Баумана в Казани. К сожалению, сейчас её закрыли.

5. Научно-технический прогресс и жизненный цикл развития

Всё вышесказанное наглядно подтверждается системным представлением любого развития как последовательной смены одной S – образной кривой развития другой, приходящей ей на смену (Рис.1).

Рис. 1. Жизненный цикл развития

Согласно В.И. Полякову, для первичной S₁–кривой этапы закономерного технократического развития человечества представляются следующей временной последовательностью: 1–младенчество (первобытное общество ~ 70000 лет), 2–детство (рабство/феодализм ~ 7000), 3–юность (капитализм ~ 400), 4 – зрелость (империализм ~ 80), 5–«климакс» (глобализация ~ 20 ), 6 – агония (глобальный кризис ~10), 7– самоуничтожение (мировая война–0). Однако человечество как социальная система может избежать последней стадии, о чём говорит 2-я S₂ – образная кривая развития, зарождающаяся в тёмной (заштрихованной) зоне. Темная зона – это зона зарождения новых идей развития, т.е. тех самых идей, которые официальная наука объявляет «лженаукой». Однако, истинную суть науки кратко сформулировал нобелевский лауреат П. Капица: «Наука –это то, чего не может быть, а что может быть – это научно-технический прогресс». В этой темной стадии ростки новых идей пробиваются с трудом, испытывая жесточайшее сопротивление приверженцев дряхлеющего, но продолжающего занимать командные высоты научно-технического прогресса, исчерпавшего свои возможности на данной стадии развития. В этой ситуации ведущим лозунгом исследователей-пионеров нового служит напутствие Карла Маркса: «В науке нет широкой столбовой дороги, и тот достигает её сияющих вершин, кто, не страшась усталости, карабкается по её каменистым тропам».

Возникает потребность в независимой оценке новизны и значимости научных идей, свободного от давления и диктата ТЭК. Независимая оценка научной идеи сродни выявлению победителя на олимпийских играх, и первые шаги к этому уже делаются организацией I Чемпионата мира по науке (Дубай, август 2023) [24, 25], а в России – конференций по инновациям в фундаментальной науке (Калининград, 28 мая 2025; Анапа, 10 октября, 2025) и других местах [26, 27]. Однако в большей мере такая потребность стихийно восполняется интернетом – первым шагом к возникновению «всемирного мозга» Станислава Лема, но никак не «искусственного интеллекта ИИ» – понятия, не имеющего ничего общего с естественным интеллектом «всемирного мозга». Как известно, словосочетание ИИ произошло от неправильного перевода с английского «AI - artificial intelligence», означающего «умение рассуждать разумно». Так назывался семинар в Дартсмутском колледже (США) в 1956 г. Ошибочное словосочетание ИИ, подхваченное дилетантами и СМИ, породило иллюзорную, призрачную надежду на возможность с его помощью решать все задачи. Неразумное увлечению тотальной «цифровизацией» общества, особенно в сфере образования уже сказалась на катастрофическом снижении его естественного интеллекта и особенно на его инженерно-техническом професионализме. Поэтому вместо «ИИ - искусственный интеллект» правильнее говорить об «интеллекте, рассуждающем разумно (ИРР)», имея в виду естественный интеллект человека.

Компьютеру надо решительно указать его место – служить удобным подспорьем в принятии человеком разумных решений так же, как ему служили бухгалтерские счёты, таблица умножения, логарифмическая линейка, пишущая машинка и т.п. Ребёнку должен быть запрещён смартфон как спички, а подростку – огнестрельное оружие. Смартфон в руках подростка намного опаснее для цивилизации, чем ружьё, принесённое учеником в школу. Однако, с легкой руки Высшей школы экономики ИИ разрешено «править бал» в школе. Профессия учителя перестала быть престижной. Из школьных тетрадок исчезла таблица умножения, из электронных дневников – оценка по поведению, а учителю запрещено наводить порядок в классе. Способность думать и творчески решать задачи перестало быть главным мерилом способности ученика. Апогеем господства ИИ в школе стало ЕГЭ, лишающий ученика способности мыслить. Исчезли олимпиады по физике. На смену им пришли состязания по умению пользоваться компьютером, похожие на состязания искусных парикмахеров. Вместо гордости за победы способных физиков, на щит поднимаются победы искусных хакеров.

Не в меру ретивым реформаторам образования хорошо бы чаще вспоминать знаменитую картину русской школы художника Н. П. Богданова-Бельского «Устный счёт» и призыв В. И. Ленина: «Учиться, учиться и еще раз учиться». Спасение человечества – в сохранении и развитии бесценного, дарованного нам природой естественного интеллекта. Его разрушение – наша погибель. Пока не поздно, надо очнуться и вырваться из плена ИИ, так называемых «умных городов-человейников» и прочих «прелестей» ИИ, найти для него соответствующую нишу и тем самым избежать надвигающейся глобальной катастрофы, продолжая жить и развиваться по законам жизненного цикла S₂ , S₃ и т.д. на рис.1.

6. Безопасность жизнедеятельности

Эпиграфом к известной работе Н. Ф. Реймерса «Экология» является надпись на пирамиде Хеопса: «Люди погибнут от неумения пользоваться силами природы и от незнания истинного мира» [28]. «Не познав законы Природы, мы стали нарушать их и безнаказанно творить ВСЁ по собственному желанию. Оказалось, что не безнаказанно. Это привело к глобальному экологическому кризису – войне человечества с биосферой планеты, в которой некоторые из нас обеспечили себе благо за счёт неограниченного «поедания» её тела и высасывания её крови», утверждает помянутый ваше В.И. Поляков [23].

Говоря об устойчивом развитии цивилизации в процессе познания природы, важно учитывать возможные риски не только от нарушения экологии, но и от постановки рискованных научных экспериментов, катастрофические последствия которых нельзя предвидеть на данном уровне знаний. Пробирка с радием в нагрудном кармане лабораторного халата Марии Склодовской Кюри, неожиданно и непредвиденно затяжной взрыв водородной Царь-бомбы над Новой Землей, преждевременный уход из жизни энтузиастов-исследователей торсионных (неэлектромагнитных) излучений – всё это грозные предупреждения человеку, возомнившего себя всесильным и преждевременно переходящего грань неизвестного. Катехизис поведения исследователя, находящегося у этой опасной грани, составил замечательный русский учёный-экспериментатор в электродинамике из города Томска Г. В. Николаев, «Сибирский Коля» [29]. Так его ласково называл известный австрийский учёный-экспериментатор Стефан Маринов, раскрывший секрет генератора «Тестатика», вечного двигателя, более полувека питающего бесплатным электричеством христианскую общину Месерницу, город Линден в Швейцарии в, и погибший при загадочных обстоятельствах.

7. Заключение

Показано, что энергодинамика является новым фундаментальным проектом, радикально изменяющий методологию моделирования процессов и постановку научного исследования. Новая методология строится с позиций закона сохранения и превращения энергии. Моделирование природных и технологических процессов выполняется исходя из понятий энергодинамических сил и потоков, существенно отличающихся от термодинамических сил и потоков термодинамики необратимых процессов, определённых на основе понятия энтропии. Данный подход позволяет значительно расширить сферу применения математического моделирования, позволяя научно объяснять, осмысливать, моделировать и использовать на практике многие природные процессы, которые до сих пор невозможно было ни объяснить, ни описать в рамках существующих подходов и методов. На основании вышесказанного главными руководящими лозунгами данного направления в науке и Междисциплинарной академии системных исследований (МАСИ) являются напутствия будущим поколениям Д. И. Менделеева: «Посев научный взойдёт для жатвы народной» и «Сжигать нефть – всё равно, что топить печку ассигнациями».

ЛИТЕРАТУРА

1. Дорохов И. Н., Эткин В. А. Системно-энергодинамический анализ природных и технологических процессов. Учебное пособие М.: ЛЕНАНД, 2026. 510 с.

2. Эткин В. А. Энергодинамика (синтез теорий переноса и преобразования энергии). СПб.: Наука, 2008.409 с.

3. Пуанкаре А. Избранные труды. М.: Наука, 1974. С. 429–433.

4. Левеншпиль О. Инженерное оформление химических процессов. Перев. с англ. Под ред. и с доп. М. Г. Слинько. М.: Химия, 1969. 624 с.

5. Ротач В. Я. Расчёт настройки промышленных систем регулирования. М.: Госэнергоиздат, 1961.

6. Кэмпбел Д. П. Динамика процессов химической технологии. М.: Госхимиздат, 1962. 351 с.

7. Dankwerts P. V. Chem. Eng. Sci., 1953. 2, №1. P. 1–5.

8. Кафаров В. В., Дорохов И. Н. Системный анализ процессов химической технологии. Основы стратегии: 2-е изд., перераб. и доп. М.: Юрайт, 2018. 367 с.

9. Дорохов И. Н., Меньшиков В. В. Системный анализ процессов химической технологии. Интеллектуальные системы и инженерное творчество в задачах интенсификации химико-технологических процессов и производств. М.: Наука, 2005. 584 с.

10. Дорохов И. Н., Вяч. В. Кафаров. Системный анализ процессов химической технологии. Экспертные системы для совершенствования промышленных процессов гетерогенного катализа. М.: Наука, 1989.376 с. 11. Кафаров В. В., Дорохов И. Н., Марков Е. П. Системный анализ процессов химической технологии. Метод нечётких множеств. 2-е издание. М.: Юрайт, 2019. 360 с.

12. Мешалкин В. П. Экспертные системы в химической технологии. Основы теории, опыт разработки и применение. М.: Химия, 1995, 366 с.

13. Кафаров В.В., Дорохов И.Н., Кольцова Э.М. Системный анализ процессов химической технологии. Методы неравновесной термодинамики. М.: Юрайт, 2018. 367 с.

14. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика. Т.1. Механика. М.: Наука, 1973. 208 с.

15. Нётер Э. Инвариантные вариационные задачи // Вариационные принципы механики / Под ред. Л. С. Полака. М.: Физматлит, 1959. С. 613–614.

16. Менделеев Д. И. Попытка химического понимания мирового эфира. 2-е изд. СПб., 1910. 54 с.

17. Clowe D. et al. A Direct Empirical Proof of the Existence of Dark Matter // The Astrophysical Journal Letters. 2006, Vol. 648, №2, P. L109–L113.

18. Perlmutter S. Nobel Lecture: Measuring the acceleration of the cosmic expansion using supernovae // Rev. Mod. Phys. 84(2012). P. 1127–1149.

19. Ade P. A. R. et al. Planck 2013 results. I. Overview of products and scientific results // Astronomy and Astrophysics, 1303: 5062.

20. Milgrom M. A. A modification of the Newtonian dynamics as a possible alternative to the hidden mass hypothesis // Astrophys. J. 270 (1983). P. 365, 371, 384.

21. Quin T., Parks H., Speake C. Davis R. Improved Determination of G Using Two Methods// Physical Review Letters. 2013. Vol. 111, №10. ISSN 0031-9007, doi: 10.1103/Phys. Lett. 111. 101102.

22. Брюсов В.Я. Избранные стихи. Москва: Универс. б-ка, 1915.

23. Поляков В. И. Экзамен на «Homo sapiens»- III. Мироздание: во тьме и при свете Солнца». Изд-во ИТРК, 2018. 400 с.

24. Дорохов И. Н., Эткин В. А. Системно-энергодинамический подход как средство преодоления кризиса теоретической физики. Первый Чемпионат мира по науке в Дубае (август 2023) //Вестник Международной академии системных исследований. Информатика, экология, экономика. РХТУ им. Д. И. Менделеева, 2023. Т.25. Ч.2. С. 5– 27.

25. Dorokhov I. N., Etkin V. A. Systems Energodynamic Approach as an Instrument of Increasing Efficiency of Engineering Developmtnts // Global Journal of Research in Engineering, 2023, (G). Vol. 23. Version I.

26. Дорохов И. Н., Эткин В. А. Энергодинамика как фундаментальный инновационный проект// Труды IV Национальной научно-практической конференции «Фундаментальные, поисковые, прикладные исследования и инновационные проекты» (ННПК-2025), 25.05.2025. 5 с.

27. Дорохов И. Н. К обоснованию существования нулевого элемента таблицы Д. И. Менделеева// Сб. научн. трудов ХI Международной научно-практической конференции: «Инновационное развитие современной науки: теоретические и практические аспекты». Россия, Анапа, 10.10.2025. 28 с.

28. Реймерс Н. Ф. Экология. Теории, законы, правила, принципы и гипотезы // М.: «Россия молодая», 1994. 366 с.

29. Николаев Г. В. «Свободная энергия – бесплатно» (www.astrolet.narod.ru).

Дорохов И. Н., Энергодинамика - фундаментальный научный инновационный проект // Вестник Междисциплинарной академии системных исследований. РХТУ им. Д.И.Менделеева, 2025. Т. 1(76). С. 3-21.

[Обсуждение на форуме «Публицистика»]