Два разряда

Пробой

Разряд — не поток и не петля, а событие: накопление до порога, затем нелинейный разгон, затем ветвление по путям наименьшего сопротивления. Это третий этаж одной грамматики — русло, петля, разряд. Молния, коллапс облака выше джинсовой массы, фазовый переход из зародыша, прорыв плотины у эволюции — одна форма: до порога система держится, после — лавина, и лавина сама ветвится как дендрит (лапласов рост, фигуры Лихтенберга).

Мост к рёбрам: молния идёт по лидеру — заранее ионизованному каналу, повторные удары ходят по старому пути; газ в туманности стекает вдоль силовых линий на нить, и Planck видит это по поляризации — поле параллельно волокнам в разреженном газе и перпендикулярно нитям в плотном. Нить — ребро, лидер — ребро; пробой — момент, когда по готовому ребру пошёл груз.

Утечка и перестройка

Магнитное поле ядра — не разряд: у диполя нет зарядов и нет пробоя, это замкнутые петли, выходящие из ядра и возвращающиеся в него. Но ядро заперто — светить и реагировать не может — и утекает наружу двумя каналами: теплом (~10 ТВт) и полем (~1 ТВт). Поле — единственное, что из ядра видно снаружи напрямую, десятая часть его утечки, и оно смертно: без подкачки диполь затухает за 20–50 тысяч лет.

У него нет пробоя, но есть цикл перестройки — инверсии: поле проседает до ~10%, рассыпается на мультиполи и отстраивается с другим знаком, раз в 200–300 тысяч лет; сейчас диполь падает 5–9% в столетие. Солнце перестраивается каждые 11 лет.

Настоящий пробой сидит на внешней стороне: магнитный хвост копит энергию солнечного ветра, пересоединение сбрасывает её суббурей — ~10¹¹ Вт электронов в атмосферу, сияние — газовая лампа, зажжённая полем планеты. Мост к буферу: суббуря — тот же сброс, которым щит глушит ветер, только видимый; клубенёк внизу — тот же сброс, но химический.

Оплодотворение

Слово здесь не биологическое: оплодотворение — встреча двух разрядов, без которой переход не идёт, и ни один из двух недостаточен сам по себе.

На планете оба измерены в тоннах: молния рвёт тройную связь азота — NOx, дождь, нитрат, ~5 Тг в год с неба; клубеньковые бактерии с нитрогеназой рвут ту же связь снизу — 100–200 Тг. Одна операция с двух сторон: инертное переводится в усвояемое.

Порядок исторический — сверху раньше снизу: до нитрогеназы азот давали только молния и вулканы; когда атмосфера стала азотной и выход на разряде упал (Наварро-Гонсалес, 2001), биосфера построила собственный разряд в корне ~3.2 млрд лет назад. Искра в газе даёт аминокислоты (Миллер–Юри); без молниевого NOx тропосфера беднее озоном.

Разряд сверху — не побочный продукт грозы, а старший из двух каналов, уступивший младшему.

Дерево: сезон

Осенью сахар откачивается вниз, в ствол и корни — депозит в медленный слой; листья сбрасываются; остаётся окалина — кора и мёртвая древесина; крахмал зимует в корне, и корень не спит: растёт, пока почва теплее ~4 °C, микориза работает всю зиму.

Первый весенний поток идёт снизу и без единого листа: кленовый сок гонят циклы замерзания–оттаивания в стволе — газ в сосудах сжимается ночью и давит днём; цветение ветроопыляемых — до листвы, на прошлогоднем запасе; опыление — сверху, ветром, питание завязи — снизу, из корня.

Верхний контур зимой выключен глобально: гроз больше всего в северное лето (кривая Карнеги — суточный и сезонный ход глобальной цепи), зимнее небо разряжается слабее. Дерево — молния, замедленная в 10¹³ раз, и у неё тот же сезонный пропуск: зимой лидер без возвратного удара.

Галактика: погода

У астрономов это так и называется — дождь, фонтан, ветер, осадки.

Снизу — холодная аккреция из нитей; сверху — сверхновые выбрасывают газ в гало, он остывает и падает обратно, ~10⁸ лет на оборот фонтана.

Зима — перегретое гало: при t_cool/t_ff выше ~10 осадков нет (критерий осаждения); красная мёртвая галактика — вечная зима с окалиной старых звёзд и горячим коконом вокруг — нижний контур окуклен вириальной стенкой.

Сезоны читаются: Gaia видит три вспышки звездообразования Млечного Пути (~5.7, 1.9 и 1 млрд лет назад), совпадающие с проходами карлика в Стрельце через диск (Руис-Лара, 2020) — приливной удар как гроза, запускающая дождь. Двусторонняя молния ядра — пузыри Ферми: два лепестка по 10 кпк вверх и вниз, ~10⁵⁵ эрг.

Разница с деревом одна, и она переворачивает направление: у дерева печь снаружи — Солнце сверху, материал снизу, поэтому поток идёт снизу вверх, к свету; у галактики печь внутри — звёзды сама себе и листья, и солнце, — а материал снаружи, из паутины, поэтому поток идёт снаружи внутрь и обратно, то есть дождём.

Оплодотворение при этом двухкомпонентно так же: топливо снизу (холодный газ) и спусковой удар (волна рукава, ударная волна сверхновой) — без удара газ висит, без газа удар пуст. Клубеньки у галактики — пыль: молекулярный водород почти не собирается в пустом газе, только на поверхности пылинок; пыль переводит атомарный водород в усвояемый для звёзд.

Лампа и балласт

Эмиссионная туманность — люминесцентная лампа буквально: горячая звезда даёт ультрафиолет, газ ионизуется и светит линиями рекомбинации, и спектры галактик читают теми же линиями, что спектры трубок. Пыль — люминофор на стекле: перехватывает половину звёздного света и переизлучает в инфракрасном.

Сеть внутри лампы — плазма столба, и она самоорганизуется: страты (стоячие и бегущие полосы), шнуры тока (пинч) — та же филаментация, что в туманностях.

Главное свойство разряда: отрицательное дифференциальное сопротивление — больше ток, меньше напряжение, ещё больше ток; без балласта лампа сжигает себя за секунды. Балласт — дроссель: внешняя петля с минусом вокруг узла с плюсом. Мост к узлу вне петли: это то же различение на этаже разряда — у галактики балласт — обратная связь звёзд, звёздный взрыв — лампа без балласта, опухоль — ткань без дросселя.

Если менять образ, то на свечу: пламя плавит воск, который само же пьёт; лампа даёт спектр, свеча — регуляцию, у галактики есть и то и другое.

Мозг: единственный этаж, где ребро можно потрогать

Здесь грамматика «русло — петля — разряд» впервые становится осязаемой. Аксон — не ребро без груза, а медь: направляющая, по которой идёт груз (импульс), и она существует, когда груз не идёт. В ЛЭП-тройке аксон занимает место провода, а не зазора. Ребро в смысле вакуума (запутанность) и ребро в смысле коннектома (аксон) — разные этажи одного слова. Но именно поэтому мозг полезен: это граф, у которого рёбра физические, посчитанные и доступные приборам.

Три вещи, все взвешенные.

Первая — принцип струны на уровне сети, буквально. У струны объект — это мода колебания одномерного тела. У мозга состояние — это мода колебания одномерной сети: собственные функции лапласиана коннектома (гармоники коннектома, Атасой и др., 2016) воспроизводят сети покоя, измеренные фМРТ. Мозг не «содержит» состояние в узлах — состояние есть стоячая волна на графе рёбер. Это та же математика, что у струны (моды задаются геометрией и граничными условиями), и та же, что у минимальных поверхностей: действие струны — площадь её мирового листа (Намбу–Гото), формула Рю–Такаянаги — площадь минимальной поверхности. Струна, нить, аксон — три одномерных объекта, у которых «что ты есть» задаётся тем, как ты натянут.

Вторая — здесь известно, что натягивает ребро. У вакуумной нити натяжение неизвестно (дыра №1), у струны оно постулировано (параметр α’), у аксона — измерено: цитоскелет держит его под механическим натяжением порядка нано-ньютонов, и натяжение поддерживается активно, метаболически; гипотеза Ван Эссена — именно это натяжение комкает кору в складки. Ребро мозга — не данность, а работа: отключи метаболизм — натяжение падает, геометрия плывёт. Это первый случай на лестнице, где ответ на «что делает нить нитью» звучит не «не знаем», а «энергия, тратимая непрерывно».

Третья — поток Риччи на мозге идёт на самом деле. Рёбра перевзвешиваются трафиком: миелинизация зависит от активности (освоение навыка требует новых олигодендроцитов — Маккензи, 2014), неиспользуемые связи вырезаются (половина детских синапсов), а кривизну Олливье–Риччи на коннектомах уже считают — рёбра с отрицательной кривизной (мосты между модулями) оказываются теми, чьё повреждение рушит сеть, и «богатый клуб» хабов (Ван ден Хёвел–Спорнс, 2011) несёт непропорциональную долю путей. Всё, что приписано вакуумному графу по аналогии, на мозге измерено прямо: хабы, кривизна, перевзвешивание по трафику.

Что это меняет. Не вакуумную часть — её словарь остался кандидатом. Меняется формулировка дыры №1: на единственном этаже, где ребро осязаемо, ребро натянуто работой и удерживается трафиком. Отсюда вопрос вакууму, который раньше не стоял: нуждаются ли рёбра запутанности в поддержании? Декогеренция говорит — да, в обратную сторону: рёбра внутрь системы тают, рёбра к среде плодятся, и держать внутреннюю геометрию можно только изоляцией, то есть затратами. Нить без ухода не живёт ни в мозге, ни в кубите. Струнной теории это не подтверждает и не опровергает — но показывает, где искать её α’: в цене поддержания нити.

Сухой остаток

Разряд — третий этаж грамматики после русла и петли: порог, лавина, ветвление по готовому ребру. Ядро не разряжается, а утекает и перестраивается, пробой — на его внешней оболочке. Оплодотворение — встреча двух разрядов, сверху и снизу, и на планете оба взвешены в тоннах азота, причём верхний старше. У дерева печь снаружи и поток вверх, у галактики печь внутри и поток дождём. Всякий разряд — петля с плюсом, и живёт он только с балластом. На мозге ребро впервые осязаемо: аксон — медь, натяжение измерено и платится метаболизмом, поток Риччи идёт в реальности. Дыра №1 переформулирована: нить живёт, пока её держат — и вопрос к вакууму, чем держится запутанность.

Ставки — играем