Газотермодинамика новой России

Дача. Лето. Тишина. Высоко в небе беззвучно летит самолет. Неожиданно сильный хлопок по ушам, и сразу же слышен звук работы двигателя авиадвигателя. «Перешел через скорость звука» – со знанием дела заявляет внук лет восьми-девяти. «Да нет!», возражает дед. «Это самолет летит со сверхзвуковой скоростью. Причем, судя по силе хлопка – значительной – в несколько Махов. А это сейчас через нас прошла ударная волна или по газодинамическому понятию – косой скачок уплотнения. А число Маха (М) – это отношение скорости самолета к скорости звука в воздухе и сейчас оно больше 1,0».

1.1. Сверхзвук, гиперзвук и число Маха

Понятия, недавно известные лишь специалистам-газодинамикам, сейчас знают все – от мальчишек и бабушек на скамейках до руководства великих стран. (Чего стоит одна лишь дискуссия по поводу гиперзвуковых ракет).

Эрнст Мах (1838–1916). Физик, механик, один из основных основоположников газодинамики как великой науки. Открыл и исследовал процессы возникновения ударных волн.

В философии – основоположник «махизма» – (по В.И. Ленину), или эмпириокритицизма как реакции на кризис классической физики.

Эрнст Мах был единственным человеком, которого Альберт Эйнштейн называл своим Учителем. Именно благодаря Э. Маху Эйнштейн впервые получил место штатного профессора в Карловом университете (Прага), ректором которого Э. Мах состоял неоднократно. Число Маха (М) – важнейший критерий газодинамики – названо в его честь. Определены и типы течений: М < 1 – дозвуковые, М > 1,0 – сверхзвуковые, М > 5,0 – гиперзвуковые.

При «гиперзвуке» за возникающей перед летящим телом ударной волной начинают происходить интенсивные неравновесные изменения структуры воздуха (диссоциация, ионизация).

Тело (пуля, самолет, ракета), движущееся в воздухе со сверхзвуковой скоростью (М > 1) генерирует ударную волну (скачок уплотнения). (Рис. 1-1).

Рис. 1-12

При достижении поверхности земли скачок давления на ее фронте воздействует на барабанные перепонки человека и воспринимается как резкий и громкий хлопок. Интенсивность воздействия такой ударной волны зависит от высоты и скорости полета (число Маха) Так, по оценкам специалистов, при полете крупного самолета со скоростью 1,2 М (около 1500 км/час) на высоте около 500 м. в строениях на поверхности земли могут быть выбиты стекла, а человек оглушен, сбит с ног или контужен. Именно поэтому еще в СССР были приняты правила, ограничивающие высоту полетов со сверхзвуковой скоростью не ниже 10 тыс. м.

Различные типы ударных волн, в том числе и от взрыва атомных бомб, виды их воздействия прекрасно описаны в известной книге моего коллеги И. Гласса «Ударные волны и человек», 1974 г., которую он презентовал мне много лет назад (Рис. 1-2).

Практически этот подарок – ответ на мою первую монографию «Сверхзвуковые двухфазные течения», 1972 г. А самые первые мои работы по гиперзвуку относятся к 1961-1962 гг. (см. напр. «Аэродинамика гиперзвуковых скоростей»). Сборник статей ВВИА им. профессора Н.Е. Жуковского, издание академии, 1962 г.

Понятно, насколько близок мне и профессионально, и по жизни газодинамический подход к анализу сложнейших физических, а теперь и социально-политических процессов и явлений.

Рис. 1-23

1.2. Гидродинамика и финансовые потоки.

Гипотеза А. Колмогорова

Можно утверждать, что наибольших успехов наука достигла именно в области решения сложнейших проблем газогидродинамики, понимания ключевых явлений в природе.

Философия самых современных инструментариев исследования и анализа, математическое моделирование, способность формулирования постановки сложнейших задач (атомная техника, ракеты, космос), классно отработаны на решениях многих естественнонаучных проблем. Вполне обоснованы попытки использовать эти успехи и для решения многих трудно формализуемых социогуманитарных проблем.

Философия Маха и создание гидродинамики как естественной науки – яркий пример «сочетания несочетаемого». Формирование трансдисциплинарного подхода к решению проблем «технология – социум».

Так, академик А. Колмогоров еще в 60-х годах ХХ века выдвигал идею о подобии гидродинамических и финансовых потоков. Такие понятия, как ударные волны и человек, «социальная» физика, глобальная турбулентность, метастабильность, все интенсивнее входят в обиход гуманитариев, политиков и социологов. Особенно интересно использовать эти подходы в условиях сильной «турбулентности», неравновесности и нестабильности социума, ударных (шоковых) изменений его состояния, структуры, окружения среды.

Удивление и испуг мальчика от «хлопка» ударной волны от пролетевшего высоко в небе самолета – детский лепет по сравнению с разрушительной «ударной волной», пролетевшей по Советскому Союзу в 90-х годах ХХ века.

Так, в ночь на 1 января 1992 года ударным способом мы оказались в новой, во многом непонятной реальности формата «Гуляй поле».

Вроде бы готовились к переменам, ждали, хотели (модный клич «Мы хотим перемен»). Но вот – ударная волна (шок). Все вокруг стало каким-то другим: слова, люди, отношения, структуры, бандиты, «лихие» деньги.

В общем – «Картина маслом»! Хирургия без анестезии, или «шоковая терапия».

А ведь именно газодинамики давно доказали, что за ударной волной происходит интенсивное развитие турбулентности, возникновение крупномасштабных вихрей, развитие нелинейных процессов. В общем – сплошные аналогии физической и структурной трансформации. (Рис. 1-3)

В этом плане последние десятилетия радикальных изменений в России – уникальный полигон для попытки выявления и верификации аналогий физических и социогуманитарных процессов и явлений. Задача – использование продвинутых естественнонаучных методов для анализа и прогнозирования изменений социума.

Рис. 1-3. Турбулентность за ударной волной.4