Предисловие рецензента ….…………………………..………………… 5

Предисловие ……………………………………………………………… 9

ГЛАВА 1. Теоретическое введение ……..……………… 11

1.1. Направленность времени и аксиоматика причинной
механики…………………………………………………….. 11

1.2. Сила причинности, связанная с гироскопическим
эффектом Земли.………………………..………………………………... 31

ГЛАВА 2. Статика атмосферы с учетом эффектов
причинной механики ………………………..………………………… 41

2.1. Обоснование тепловой асимметрии полушарий и положения
внутритропической зоны конвергенции (ВЗК).. 41

2.2. Статика атмосферы с учетом силы причинности.…............................... 48

2.2.1. Уравнение статики ………………………………..……………… 48

2.2.2. Уравнения геострофического, термического и
градиентного ветра……………………………………….................................. 51

2.2.3. Уравнение вихря скорости …………………………. 64

ГЛАВА 3. Динамика атмосферы с учетом эффектов
причинной механики .…………………………………… 69

3.1. Потенциальная и соленоидальная составляющие скорости ветра,
обусловленные силой причинности.
Каусстрофический ветер ..……………………………………………… 70

3.2. Уточнение баротропного уравнения вихря скорости
в квазигеострофическом приближении ………………….. 75

3.3. Эволюция полей геопотенциала и ветра под действием силы
причинности ……………………….…………………………………….. 77

3.4. Численные эксперименты……..…………………………………….. 84

Заключение ………..……………………………................................................. 92

Литература …..………………..……………………………. 94

Гидрометеорология, и в целом геофизика, как один из разделов прикладной физики, концептуально всецело зависит от идеологии, сложившейся в результате теоретических и экспериментальных исследований в фундаментальной физике. Обратное влияние почти отсутствует, в результате исследователи-геофизики рассматривают свой круг задач только как частные применения давно устоявшихся (в случае гидрометеорологии – более ста лет назад) физических теорий в конкретной естественной обстановке. Вся геофизическая специфика сводится к сложности естественных систем, неполноте информации о них и, как правило, к невозможности активного эксперимента, т.е. в замене эксперимента, в физическом понимании этого слова, пассивным наблюдением. Отсутствие обратной связи приводит к большой инерционности геофизики к восприятию круга новых общих концепций фундаментальной физики. Конечно, не всякая новая общефизическая идея должна обязательно оказать какое-либо влияние на геофизику. Тем не менее, трудно дать универсальный, отрицательный ответ, не проведя в каждом конкретном случае работу по проверке того, что дает некоторая новая (обычно не общепринятая, а иногда неудовлетворительно формализованная) физическая идея в конкретных, геофизических условиях.

С другой стороны, во многих разделах геофизики, и в гидрометеорологии в частности, сложился определенный набор фактов, не находящих объяснения в рамках принятой парадигмы. Простой пример, – почему северное полушарие теплее южного? Этот и другие подобные вопросы в метеорологии обычно «обходят», выдвигая на первый план требования к вычислительной технике, забывая об идейном прогрессе. На упомянутый вопрос либо не отвечают вообще, либо делают невнятную ссылку на нелинейность взаимодействия океан-атмосфера. Между тем, учет этой нелинейности ведет к выводу о том, что океаническое (южное) полушарие должно быть теплее континентального (северного) – в диаметральном противоречии с наблюдаемым фактом. В сравнении с другими разделами прикладной физики – астрофизикой, биофизикой и др., именно в геофизике общеупотребительная парадигма наиболее консервативна и, как следствие, все чаще не способна ответить на вызовы современности. Предлагаемая вниманию читателей книга представляет важный шаг по выходу на новый уровень понимания атмосферных процессов за счет приложения идей нового физического направления – причинной механики к Земле, как естественной диссипативной гироскопической системе.

Судьба самой причинной механики, как и ее основателя – российского астрофизика Николая Александровича Козырева сложилась драматично. Ее идеи возникли в поисках ответа на коренные проблемы астрофизики и затрагивают наиболее фундаментальную физическую проблему природы времени. Замечательно, что эти идеи не остаются умозрительными, а приводят к вполне конкретным, проверяемым в эксперименте, следствиям. Но первой государственной наградой их автору были 10 лет лагерей, причём к стандартным для всех порядочных людей обвинениям в антисоветской деятельности было еще добавлено «вредительство в области звездной астрономии».

Н. А. Козырев оказался единственным из оказавшейся в сталинских застенках плеяды пулковских астрофизиков, сумевших выжить. Выжить не сломленным, защитившим через 2 месяца (!) после освобождения докторскую диссертацию, посвященную, по существу, астрофизическому введению в причинную механику. После этого им были построены основы теории причинной механики, основной постулат которой прост – наблюдаемая асимметрия времени есть свойство самого времени, а не частных систем. Из теории следовало, как одно из самых простых следствий, существование в диссипативной гироскопической системе сил, направленных вдоль оси вращения, которые были названы силами причинности. Серия лабораторных экспериментов подтвердила существование этих сил и позволила Н. А. Козыреву далее поставить исследование более сложных следствий теории, касающихся принципиально нового типа взаимодействия диссипативных процессов.

М. Л. Арушанов и А. М. Горячев рассматривают из множества явлений, предсказываемых причинной механикой, только силу причинности применительно к земной атмосфере. Это совершенно оправдано, поскольку именно этот эффект допускает ясную полуклассическую трактовку, не вызывающую принципиальных затруднений в приложении к достаточно сложной естественной системе. Результаты оказываются важными, как для понимания физики атмосферы, так и для практических прогностических приложений. Авторам удалось получить ответы на ряд принципиальных вопросов формирования атмосферной циркуляции и климата, показать, каким образом сила причинности включается в систему уравнений гидродинамики и в модели численного прогноза. Получен вывод, что такое расширение уравнений практически наиболее важно именно для долгосрочных прогнозов погоды. Есть все основания думать, что развитие этих работ сыграет серьезную роль, как в теоретической, так и в практической метеорологии. С другой стороны, полученные результаты представляют интерес и для исследователей в фундаментальной физике, представляя хороший пример проверки новых физических идей в условиях натурного эксперимента.

Все это касается результатов приложения лишь одной из граней причинной механики. В целом же, в последние годы обнаружена удивительная конвергенция результатов трех физических направлений, зародившихся и долгие годы развивавшихся независимо: причинной механики, теории прямого межчастичного взаимодействия и квантовой нелокальности. Предельно коротко намечающая картина такова. Необратимость (диссипативность) процессов может не только вести к декогеренции и разрушению квантовых нелокальных корреляций, но в определенных условиях, напротив, играть конструктивную роль. В этом случае квантовые корреляции выходят на макроуровень, проявляясь, как новый тип взаимодействия диссипативных процессов. Это взаимодействие принципиально отличается от всех известных именно нелокальностью, отличается настолько, что в англоязычной литературе вместо термина interaction предпочитают иной термин – transaction. У этого взаимодействия отсутствуют локальные переносчики (бозоны), его осуществляет комбинация запаздывающего и опережающего полей прямого межчастичного взаимодействия. Асимметрия времени (основной постулат причинной механики) выражается через асимметрию поглощения запаздывающего и опережающего полей: запаздывающее поглощается полностью, опережающее – нет. В итоге, опережающее поле неконтролируемых (естественных) диссипативных процессов – источников оказывается наблюдаемо через опережающую реакцию пробных диссипативных процессов. Этот вывод недавно был подтвержден в эксперименте. В частности, наблюдалась реакция пробных процессов – детекторов на процессы синоптической активности с опережением до 3 месяцев, поэтому будущие приложения причинной механики в метеорологии могут быть еще более важными.

Думается, что читатели предлагаемой книги воспримут ее с интересом и, возможно, она послужит стимулом для их собственных новых идей и исследований.

С. М. Коротаев

Причинная или несимметричная механика была создана выдающимся российским астрофизиком советского периода профессором Николаем Александровичем Козыревым. Этой теории он посвятил большую часть своей плодотворной научной жизни. Впоследствии теорию Н. А. Козырева стали называть теорией активного времени, так как она основана на субстанциональной концепции времени. Последняя исходит из непреложного факта – закона возрастания энтропии и вытекающего из него существования «Стрелы времени» Эдингтона или в формулировке Козырева – « Ходавремени ».

За всю историю наблюденных фактов в астрономии нигде не было отмечено, чтобы звезда, находящаяся на Главной последовательности, эволюционировала в обратном направлении. Эта дает основание утверждать, что звезда стремится к состоянию равновесия, то есть деградирует. С другой стороны, основываясь на тех же наблюдательных данных, астрономия не знает никакой деградации объектов во Вселенной. Откуда же звезда черпает энергию? В своей докторской диссертации Н. А. Козырев убедительно показал несостоятельность теории Бете (Bethe), в которой основным источником, поддерживающим энергетику звезды, являются термонукленарные (термоядерные) реакции. Несколько позже он выдвинул дерзкую гипотезу, что звезда черпает энергию из « Ходавремени ». Эта гипотеза была рождена не в результате эвристического всплеска, а явилась плодом долгих размышлений о физической сущности времени с точки зрения астронома. В [5, 22, 32] подробно изложена история вопроса создания Н. А. Козыревым теории активного времени. Содержательный критический анализ теории причинной механики выполнен в работах [4, 32, 73, 74].

Признание козыревской теории активного времени академическими кругами происходит чрезвычайно сложно, как впрочем и любой новой парадигмы. Лишь в конце 80-х - начале 90-х годов прошедшего столетия после воспроизведения авторитетными учеными козыревских экспериментов по выявлению «добавочной» силы [68, 78- 80] и возможности мгновенного взаимодействия [49-51] в научных публикациях стали все больше и больше появляться ссылки на работы Н.А. Козырева по причинной механике. И сейчас многие ученые «классики» довольно скептически относятся к экспериментальным доказательствам положений причинной механики. В связи с этим необходимо напомнить, что и на научное сообщение Н. А. Козырева о наблюдении вулканической деятельности на Луне реакция авторитетных ученых была, мягко говоря, резко негативной. Однако позже Н. А. Козыреву были принесены извинения со стороны зарубежных критиков, а Международная Академия Астронавтики наградила его именной золотой медалью с вкрапленными алмазами в виде ковша Большой медведицы. Вручая эту награду Н. А. Козыреву, академик Л. Н. Седов – вице - президент Международной астронавтической федерации, отметил, что «Такая медаль присуждена пока только двум советским гражданам – Ю. А. Гагарину и Вам ». И по сей день они остаются единственными кавалерами этой медали в СНГ.