Системная физика асимметричного мира. Сер. ФФП
Авторская серия ФРАКТАЛЬНАЯ ФИЛОСОФИЯ ПРИРОДЫ
ВЛАДИМИР БУТКОВ
СИСТЕМНАЯ ФИЗИКА АСИММЕТРИЧНОГО МИРА. В КВАНТОВОМ ПРОСТРАНСТВЕ
РОСТИЗДАТ
РОСТОВ-НА-ДОНУ
2009
ББК 22.31 87
В оформлении обложки использован фрагмент картины
Виктора Брегеды «Эдемовы фракталы бытия».
Независимое исследование.
Текст публикуется в авторской редакции.
Бутков В.П.
Системная физика асимметричного мира.
В квантовом пространстве.
Ростов-на-Дону. «Ростиздат», 2009, 168 с.
(Серия «Фрактальная философия природы»)
ISBN 978-5-7509-1254-x
Книга является вторым «фракталом» авторской серии «Фрактальная философия природы» - после книги «Мир как метафизическая метафора».
В серии делается попытка из одного принципа – принципа иерархичности – вывести все основные характеристики нашего мира: открытость, дискретность, нелинейность, необратимость…
Общий, системный, почти аксиоматический подход позволяет установить избыточность многих «устоявшихся научных истин» и представить новую единую непротиворечивую картину мира, грандиозную, но значительно более простую и понятную, чем можно было ожидать…
В данной книге описываются фундаментальные физические следствия из иерархического подхода: это и наличие фундаментальных уровней организации материи (фундаментальных длин), и новые представления о свободном поле (упраздняющие корпускулярно-волновой дуализм), и периодическая система материи и пространства, и избыточность «сильных взаимодействий» в ядрах атомов (а, значит, и всей хромодинамики), и определение масштабов нашего мира (ответ на «загадку больших чисел»), и центральное место бозонных резонансов в нашем квантовом мире, и вентильность пространства-материи и многое другое.
ISBN 978-5-7509-1254-x © Бутков В.П., 2009
Содержание
СИСТЕМНАЯ ФИЗИКА АСИММЕТРИЧНОГО МИРА. В КВАНТОВОМ ПРОСТРАНСТВЕ
ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА МАТЕРИИ И ПРОСТРАНСТВА
Ведение
Фундаментальная длина ЭМП и минимальная длина волны
Буферная зона
Масштабы нашего мира и загадка больших чисел
Заключение. Ждите ответа
Вместо постскриптума
ЗАКОН ТРАНСФОРМАЦИИ МАТЕРИИ. ПРОЛОГ К НОВОЙ МИРОДИНАМИКЕ
Системная асимметрия иерархий
Теорема об исчезновении энергии
Закон трансформации материи. Возвращение симметрии
Суперколлайдер. Большой взрыв или маленький коллапс?
НЕПРЕРЫВНЫЙ ДИСКРЕТИУМ ПРОСТРАНСТВА-МАТЕРИИ (НДПМ). ФИЗИЧЕСКИЕ СЛЕДСТВИЯ
Системные предпосылки НДПМ
Фундаментальные уровни организации пространства-материи и фундаментальные длины
Модель гравитирующего протона
Критическая масса черной дыры
Физический смысл планковских величин
Расчет фундаментальных длин
Единая квантовая запись Закона всемирного тяготения Ньютона и закона Кулона
ФРАКТАЛЬНЫЙ БИЛЛИАРД И ГОЛОГРАФИЧЕСКАЯ РЕАЛЬНОСТЬ
Время линейное и нелинейное
Унихронность иерархического мира
Универсальное время и голографическая Вселенная
Фрактальный биллиард и стрела времени
Фрактальный биллиард и копье эволюции
ВЕНТИЛЬНОСТЬ ПРОСТРАНСТВА-МАТЕРИИ. СИСТЕМНЫЙ ВЗГЛЯД НА НЕОБРАТИМОСТЬ
Критическая масса. Критическая температура
Причинность. Два типа сложности – два типа эволюции
Системная природа необратимости
Вентильность пространства-материи
О ПРИРОДЕ ВЕЩЕЙ И ПОЛЕЙ
Новая картина мира или что такое непрерывность
Квантовая механика Зенона-Аристотеля
Что нового вы узнали, прочитав эту книгу
Литература
СИСТЕМНАЯ ФИЗИКА АСИММЕТРИЧНОГО МИРА. В КВАНТОВОМ ПРОСТРАНСТВЕ
«Актуальная <завершённая> бесконечность не дана. Бесконечность существует только в потенции». Аристотель
«Философия – поиск целостности мира, объединение его <частей> в Универсум, придание ему завершённости». Х. Ортега-и-Гассет
ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА МАТЕРИИ И ПРОСТРАНСТВА
ЗАКОН ТРАНСФОРМАЦИИ МАТЕРИИ. ПРОЛОГ К НОВОЙ МИРОДИНАМИКЕ
НЕПРЕРЫВНЫЙ ДИСКРЕТИУМ ПРОСТРАНСТВА-МАТЕРИИ (НДПМ).ФИЗИЧЕСКИЕ СЛЕДСТВИЯ
ФРАКТАЛЬНЫЙ БИЛЛИАРД И ГОЛОГРАФИЧЕСКАЯ РЕАЛЬНОСТЬ
ВЕНТИЛЬНОСТЬ ПРОСТРАНСТВА-МАТЕРИИ.СИСТЕМНЫЙ ВЗГЛЯД НА НЕОБРАТИМОСТЬ
О ПРИРОДЕ ВЕЩЕЙ И ПОЛЕЙ
Как придать картине мира завершённость, не прибегая к помощи актуальной бесконечности? Есть только две науки о бесконечном – математика и философия. Они очень разные, но когда в чём-то соглашаются, рождается новое понимание и мощный импульс к развитию других наук…
Гениальный математик Георг Кантор (гонимый, как и полагается, могущественными врагами) в позапрошлом веке сформулировал свою аксиому непрерывности через последовательность вложенных друг в друга отрезков (дискрет). Теперь, с «небольшим» опозданием, пришло время сформулировать «аксиому о непрерывности пространства-материи», в основе которой также лежит потенциально бесконечная последовательность дискретиумов пространства-материи, вложенных друг в друга. Отбрасывая несостоятельный в философском и естественно-научном плане континуум, исходя из новых представлений о непрерывности пространства-материи, мы с логической неизбежностью получаем в результате выводы:
-об иерархической, дискретной многоуровневой организации нашего мира;
-об энтропийных барьерах, разделяющих его уровни (подуровни);
-о фрактальной симметрии, связывающей эти уровни в единое целое, в то, что мы называем бытием.
Нетривиальны уже первые частные естественно-научные следствия – выводы из такого подхода: о фундаментальных уровнях и их фундаментальных длинах, о всеобщности периодического закона пространства-материи, о вентильности пространства-материи, о законах межуровневой трансформации материи – обобщении закона сохранения энергии, о дискретном характере эволюции (и движения вообще), об избыточности представлений о «сильных» и «слабых» взаимодействиях (полях), о свободном поле – как квазиизолированном уровне организации пространства-материи…
ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА МАТЕРИИ И ПРОСТРАНСТВА
«Моё религиозное чувство – это почтительное восхищение совершенным порядком, который царит в той небольшой части реальности, которая доступна нашему слабому разуму». А. Эйнштейн
ВВЕДЕНИЕ
ФУНДАМЕНТАЛЬНАЯ ДЛИНА ЭМП И МИНИМАЛЬНАЯ ДЛИНА ВОЛНЫ
БУФЕРНАЯ ЗОНА
МАСШТАБЫ НАШЕГО МИРА И ЗАГАДКА БОЛЬШИХ ЧИСЕЛ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. ЖДИТЕ ОТВЕТА…
ВМЕСТО ПОСТСКРИПТУМА
Природа универсальна…
Потому, что природа – это материя, находящаяся в движении. Потому, что вся материя обладает волновыми свойствами, и существует единая шкала – волновая шкала материи.
Наш мир системен, упорядочен, организован, ибо он обладает структурой.
На единой волновой шкале материи это проявляется наличием на ней больших фундаментальных периодов, соответствующих фундаментальным формам движения материи, фундаментальным уровням организации пространства-материи. Это и есть наиболее яркое проявление всеобщности Периодического закона. Но далеко не единственное. Большие периоды (уровни организации), в частности, непосредственно доступный нашему восприятию вещественный мир (мир гравитационного поля), делятся на меньшие периоды (подуровни)…
Понимание этой периодической, иерархической организации пространства-материи, позволяет по-новому, более системно, и, поэтому, более просто и естественно, объяснить многие явления нашего мира. В частности, это позволяет отказаться от использования таких «фундаментальных» понятий, как сильное (внутриядерное) и слабое взаимодействия: они просто избыточны…
И понять, что такое «загадка больших чисел» и как она связана с Периодической системой материи и пространства…
ВВЕДЕНИЕ
Природа не терпит ни пустоты, ни «дурной» бесконечности. Диапазон изменения любого параметра материального объекта всегда ограничен. Всегда есть предел, порог, за которым – качественный скачок, смена свойств объекта и новая шкала измерения.
Ярчайшим, но не до конца осмысленным проявлением такого предела является поведение кванта ЭМП (электромагнитного поля) – фотона. Существует область энергий фотона, где он проявляет себя, как абсолютно устойчивый, стабильный объект. Сверху эта область ограничена энергией, при которой фотон становится способным образовывать пару электрон-позитрон, легчайших частиц, обладающих массой покоя.
Выше этой энергии начинается область, где фотон, будучи неустойчивым, рождает и другие частицы – лептоны и мезоны.
Но существует ещё один энергетический порог, который ни одному фотону преодолеть заведомо не удастся. Это энергия, соответствующая массе протона. Почему пределом служит именно масса-энергия протона? Да потому, что выше неё располагается другая область абсолютной устойчивости – область вещественного мира, элементарным кирпичиком которого и является протон. Также, как в диапазоне энергий абсолютной устойчивости ЭМП не могут существовать вещественные частицы (ну, нет у природы вещественных частиц со столь малой массой-энергией!), так и в области масс выше массы протона, то есть, в области абсолютной устойчивости вещественного мира не могут существовать фотоны.
Итак, что мы имеем? Существует две области абсолютно устойчивой материи – одна связана с ЭМП, другая с веществом (ГП) – при этом каждой области соответствует чётко заданный диапазон энергий (границы «снизу» у ЭМП и «сверху» у вещественного мира будут обозначены чуть позже).
Кроме того, между этими фундаментальными областями лежит «буферная» зона – область энергий, где обитают как объекты ЭМП (;-кванты), так и объекты, обладающие массой покоя (лептоны, мезоны).
ФУНДАМЕНТАЛЬНАЯ ДЛИНА ЭМП И МИНИМАЛЬНАЯ ДЛИНА ВОЛНЫ.
Из такого дискретно-иерархического взгляда на материальный мир, из этих, казалось бы, очевидных рассуждений, однако, неизбежно следуют выводы отнюдь нетривиального характера, более того, выводы совершенно неожиданные с точки зрения устоявшихся научных стереотипов.
Эти выводы весьма кратко изложены ниже – в логической последовательности их появления.
1.Поскольку, энергии квантов ЭМП ограничены сверху (массой-энергией протона), также ограничены, но уже снизу, должны быть длины их колебаний (волн). Другими словами, для электромагнитного поля (ЭМ) существует фундаментальная длина – абсолютный физический предел существования. Этот предел назван нами фундаментальной длиной ЭМП Lфэмп и равен длине волны гипотетического фотона, обладающего энергией, эквивалентной массе протона:
Lфэмп = 1,3214·10^-15 м.
2.Однако, в реальности фотон с такой энергией, как уже говорилось ранее, существовать не может, так как с этих значений энергий начинается область АБСОЛЮТНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ВЕЩЕСТВЕННОГО МИРА – царство протона. А это означает, что фундаментальная длина ЭМП не является минимальной длиной волны электромагнитного поля.
3.Какова же, в таком случае, роль фундаментальной длины ЭМП (Lфэмп)? Ее невозможно переоценить! Эта фундаментальная длина полностью задает весь спектр разрешенных длин волн электромагнитных колебаний в природе: в мире не существует электромагнитных волн, длина которых не была бы кратна фундаментальной длине ЭМП.
Все длины электромагнитных колебаний могут быть выражены, как
Lэмп=n·Lфэмп ,
где n - числа натурального ряда.
4.Из всего сказанного выше следует, что минимальная длина волны ЭМП LminЭМП получается из последнего выражения при n=2. Другими словами, минимальная длина волны ЭМП, разрешенная структурой пространства-материи этого уровня, равна двум фундаментальным длинам ЭМП. Или, что то же самое, фундаментальная длина ЭМП равна половине минимальной длины волны ЭМП:
LminЭМП = 2Lфэмп = 2,643·10^-15 м
5.Заметим, что первым и наиболее важным из этого следствием является то, что в сфере диаметром LminЭМП (или радиусом Lфэмп) полностью отсутствует электромагнитное поле и, как следствие, все его физические проявления, включая электростатическое отталкивание одноименных электрических зарядов (притяжение разноименных).
6.Но, как оказалось (естественно, по «совершенно случайному совпадению»), именно такими размерами обладают ядра атомов всех химических элементов (с поправкой на избыток нейтронов в тяжелых ядрах – об этом смотри далее). Все при этом становится на свои места, если понять: внутри ядра (внутри сферы радиусом Lфэмп) в связи с отсутствием там электромагнитного поля единственными силами взаимодействия являются силы гравитации: их вполне хватает для прочного удержания нуклонов на столь сверхблизких расстояниях.
7.Но это одновременно означает еще и следующее: все остальные объяснения внутриядерных сил избыточны. В первую очередь, это представление о сильных полях (взаимодействиях), которое появилось как идея «ad hoc» (то есть, как гипотеза «для данного случая»), предназначенная исключительно для объяснения того факта, что электрически одноименные заряды способны удерживаться столь близко друг от друга в ядре атома. Но, если существует минимальная длина волны ЭМП, то отсутствует электростатическое отталкивание в соответствующе малых пространственных масштабах – на расстояниях, меньших этой длины - и, следовательно, нет никакой необходимости плодить «излишние сущности» для объяснения вещей, становящихся совершенно очевидными и без них.
8.В связи с этим хотелось бы сделать еще пару замечаний.
Во-первых, то, что так называемые «сильные взаимодействия» не являются фундаментальными, очевидно, вытекает уже из того, что им отводится сверхмалая область действия: в других масштабах они не существуют, в то время, как другие, действительно фундаментальные силы (электромагнитные и гравитационные) никаких ограничений сверху для своего дальнодействия не имеют.
Во-вторых, все гипотезы «ad hoc», никогда не претендуя на объяснение сущностных моментов явления, и тем более «не опускаясь» до каких-либо обобщений, всегда в конце концов уступают свое место гипотезам более простым и теориям более стройным. Самый яркий пример такой «непритязательной» гипотезы («ad hoc») - геоцентрическая модель мира Птолемея, с высокой точностью описывавшая движение небесных тел по «небосводу».
9.Однако, избыточность сильных взаимодействий для объяснения внутриядерных процессов влечет за собой необходимость коренного пересмотра всей квантовой хромодинамики (КХД), а, может быть, и полного отказа от нее, по крайней мере, в нынешнем ее виде – со всеми ее глюонами и кварками, обладающими, как известно, совершенно абсурдно-невероятными свойствами. Как же так? – спросите вы: ведь КХД так точно и так полно описывает столь многие явления микромира! Да, это так. Но ведь и модель Птолемея очень точно описывала небесную кинематику! При этом аналогия между двумя теориями значительно глубже, чем может показаться на первый взгляд. Действительно, по мере уточнения данных о траекториях движения небесных тел, в теории Птолемея появлялись всё новые корректирующие её элементы – эпициклы. Подобно этому, в КХД, начинавшейся с трех кварков (u,d и s типа) постоянно появляются все новые и новые сущности. Сначала кварку каждого типа («аромата») оказалось необходимым приписать три различных квантовых состояния (цвета). Так кварков стало девять. Далее, для объяснения более тонких эффектов, потребовалось поочередно ввести новые типы («ароматы») кварков: сначала «очарованные» (с), а затем «красивые» (b). Так, с учетом антикварков, их количество достигло трех десятков и продолжает увеличиваться!
10.По-видимому, существует глубокая связь между тем фактом, что до определенных расстояний отсутствуют силы отталкивания между одноименными электрическими зарядами и способностью электронов в некоторых случаях образовывать пары с целочисленным спином, то есть, менять свою природу с фермионной на бозонную. Такое слияние двух электронов в одно целое наблюдается на заполненных электронных орбитах в атомах вещества и при явлении сверхпроводимости. В последнем случае электроны, благодаря этому «слиянию», приобретают свойства сверхтекучей жидкости, а материал, в котором всё это происходит, свойство сверхпроводимости.
11.Все, сказанное ранее, не означает, конечно, что в мире существует только два фундаментальных взаимодействия (ЭМП и гравитация). Количество фундаментальных уровней организации пространства-материи ничем не ограничено. И об этом будет сказано далее. И каждому такому уровню соответствует своя фундаментальная длина, минимальная длина волны и максимальная эквивалентная энергия (как мера материи) и, естественно, своя форма движения, свое поле, свое фундаментальное взаимодействие. Как будет показано далее, в иерархически организованном мире реально существуют ненаблюдаемые, принадлежащие нижнему уровню организации материи явления (сущности) – так, мы не наблюдаем, что именно происходит в свободном ЭМП, и всегда имеем дело только с результатом его взаимодействия с вещественным миром. Что касается верхнего уровня организации, он не просто ненаблюдаем – он невидим, как невидим для нас поствещественный мир черных дыр.
12.Далее иерархический подход, рассматриваемый в данной главе (книге, серии), позволит нам с уверенностью утверждать: фундаментальные уровни организации пространства-материи – «большие ступени мироздания» - есть наиболее масштабное проявление периодической системы пространства-материи – всеобщего закона мироздания. И наиболее ярко эта периодичность видна на бесконечной волновой шкале пространства-материи, поделенной на периоды фундаментальными длинами. Именно с признания существования этих фундаментальных длин и начинается, по сути, понимание фундаментальной периодичности нашего мира.
13.Возвращаясь к фундаментальной длине ЭМП, напомним, что одно только признание её существования позволяет качественно изменить взгляд на внутриядерные силы и полностью отказаться от так называемых «сильных взаимодействий», как от избыточных сущностей. Но мы не можем ограничиться только этим. Зная величину этой фундаментальной мировой константы, можно легко объяснить некоторые хорошо известные факты, совершенно, однако, необъяснимые с точки зрения современной науки.
Во-первых, знание Lфэмп позволяет определить размеры атомного ядра: как уже говорилось – это область внутри сферы с радиусом Lфэмп (при равенстве количества нейтронов и протонов в ядре) плюс внешняя «оболочка» этой сферы, создаваемая избыточным количеством нейтронов в ядрах тяжёлых химических элементов.
Во-вторых, найти предельное количество протонов в устойчивом атомном ядре, то есть, ограничить размеры периодической таблицы Менделеева конечным числом стабильных (квазистабильных) химических элементов. Для этого нам «всего лишь» необходимо точно знать размеры протона (нейтрона). Далее (в главе «Непрерывный дискретиум пространства-материи») мы будем рассматривать «модель гравитирующего протона», где ещё раз вернемся к определению его размеров. Здесь же воспользуемся общими соображениями.
Как известно, в физике издавна сосуществуют две постоянные Планка – h и ћ.
h - используется исключительно, когда речь идёт о фотонах свободного ЭМП;
ћ = h/2Пи – используется, когда речь идёт о веществе и фотонах, взаимодействующих с ним.
Не вдаваясь в подробности, (они будут освещены далее), отметим: если связать движение фотона (ЭМП) с его вращением, а движение протона (ГП) - с радиальной пульсацией, и увязать это с тем фактом, что h и ћ относятся друг к другу, как 2Пи (как периметр к радиусу окружности), логично предположить, что диаметр протона в 2Пи раз меньше LminЭМП .
Тогда в сфере диаметром LminЭМП (то есть внутри атомного ядра) поместится N нуклонов с диаметром LminЭМП /2Пи :
N = 0,74(2Пи)^3 = 184,
где 0,74 – коэффициент максимального заполнения трёхмерного пространства шарами. Другими словами, самым тяжёлым устойчивым ядром должно являться ядро элемента с номером N/2 = 92, то есть, ядро урана.
14.Наличие фундаментальной длины ЭМП и следствия из этого факта объясняют также причину избыточного количества нейтронов в ядрах тяжёлых элементов. Действительно, если из условий симметрии и стабильности логично считать необходимым равенство протонов и нейтронов внутри сферы с диаметром LminЭМП, то во внешнем слое, прилегающем к этой сфере, должны располагаться исключительно нейтроны, как частицы, не обладающие электрическим зарядом, но притягивающиеся к тяжёлым атомным ядрам гравитационными силами.
Легко посчитать: в слое, непосредственно прилегающем к сфере с диаметром LminЭМП, может поместиться чуть более пятидесяти нейтронов. Справка: избыток нейтронов в ядрах наиболее распространённых изотопов тяжёлых элементов составляет: у радона – 50, радия – 50, тория – 52, урана – 54.
15.Рассматриваемая в дальнейшем модель гравитирующего протона позволяет объяснить ещё два важных факта:
- разную плотность ядер «лёгких» и «тяжёлых элементов»;
- выделение энергии при синтезе лёгких элементов (вплоть до углерода) и обратный эффект при синтезе более тяжёлых элементов.
Однако, эти результаты из-за их специфичности не могут быть подробно рассмотрены в данной книге.
16.Из результатов, полученных в пункте 13, также следует важный принципиальный вывод об отсутствии каких-либо «островков стабильности» в трансурановой зоне и, следовательно, о бесперспективности их поисков.
БУФЕРНАЯ ЗОНА.
Но вернёмся к периодической системе материи и пространства. Мы остановились на том, что поняли: существует две зоны абсолютной устойчивости (ЭМП и вещества - ГП) и «буферная» зона между ними – диапазон энергий-масс, где возможно существование как неустойчивых фотонов, так и неустойчивых частиц с ненулевой массой покоя. Все необычные свойства этой «буферной» зоны могут быть также объяснены существованием фундаментальной длины LфЭМП . Конечно, для строгого, подробного описания всех физических процессов, обусловленных всего одной фундаментальной причиной (LфЭМП), потребовалось бы, как минимум, несколько книг. Но попытаемся всё же в общих чертах представить себе картину.
То, что существует минимальная длина волны ЭМП, накладывает на это поле ряд ограничений. Особенно ярко они проявляются в «буферной» зоне – зоне больших энергий квантов ЭМП. В частности, все длины волн ЭМП должны являться кратными LфЭМП. Другими словами, разрешенная энергия кванта ЭМП здесь не может изменяться плавно, а только скачками. Если вы думаете, что это – факт, установленный ещё Планком, вы ошибаетесь: современная физика считает, что энергия может изменяться плавно, непрерывно: смотри, например, работы Фейнмана [1,2], то есть, считается, что в принципе энергия кванта ЭМП может быть любой.
Важнейшим же и принципиальнейшим следствием существования фундаментальной длины является то, что в буферной зоне энергия гамма-квантов может принимать только строго определённые дискретные значения и, если «идти» сверху вниз, то эти значения энергии будут равны
Mp*c^2/2; Mp*c^2/3; Mp*c^2/4; … … … … … 2Mp*c^2/1836, (1)
где Mp - масса протона, а с - скорость света.
То есть, в буферной зоне существует всего 917 разрешенных значений энергий фотонов (от половины энергии протона до двух энергий электрона).
Отсюда возникает ряд важнейших следствий:
1.Если в области абсолютной устойчивости (ОАУ) ЭМП (при энергиях фотонов меньших 2с^2*Mе, где Me - масса электрона) все процессы протекают линейно, что проявляется в первую очередь в соблюдении принципа суперпозиции: грубо говоря, сумма двух фотонов равна фотону с суммой энергий двух исходных фотонов, то в буферной зоне (БЗ) принцип суперпозиции не выполним.
Действительно, если «соединить», «сложить» энергию двух фотонов, например 2го и 3го в нашем «иерархическом» ряду разрешенных энергий (1), то получим энергию, равную
Mp*c^2(1/3 + 1/4) = 7/12 Mp*c^2 = 547,33 МЭВ, (2)
т.е., энергию, запрещённую для образования фотона. Существование фотона с такой энергией невозможно, поскольку длина волны ЭМП у такого фотона была бы равна (12/7)LфЭМП, что запрещено самим существованием фундаментальной длины: все остальные разрешённые длины волн должны принимать только значения, кратные LфЭМП, чтобы вписываться в базовую структуру пространства-материи ЭМП.
Итак, принцип суперпозиции в буферной зоне не может быть соблюдён при всём желании фотонов соединиться. Что же происходит при этом? Вместо линейного процесса взаимодействия фотонов, свойственного ОАУ (области абсолютной устойчивости), происходит нелинейный процесс слияния двух фотонов, свойственный БЗ, с образованием уже не нового фотона, как в ОАУ, а совершенно новой элементарной частицы, не принадлежащей миру ЭМП, то есть обладающей массой покоя. Нелинейность БЗ, вызванная ярко выраженной дискретностью спектра разрешённых энергий фотонов в ней, проявляется в трансформации энергии ЭМП в массу вещественного мира!!!
Если не верите, можете проверить: энергия, полученная при слиянии 2го и 3го фотона нашего иерархического ряда (1), и равная, согласно (2), 547,33 МЭВ, почти точно совпадает с энергией (массой покоя) первого (!) из ряда короткоживущих мезонов (бозонных резонансов), равной 548,8 МЭВ.
Небольшое отличие в энергиях суммы двух фотонов и этой частицы, составляющее ~ 0,27%, носит принципиальный характер. Являясь следствием существенной нелинейности этих процессов, оно всегда присутствует в подобных трансформациях и носит характер «дефекта энергий» (дельта Е), полностью аналогичного явлению «дефекта масс», присущему нелинейным трансформациям вещественного мира, в первую очередь, любому акту ядерного распада и термоядерного синтеза. Конечно, явление дефекта энергий несёт в себе зародыш нового понимания и некоторых других принципиальных моментов в описании нелинейных микропроцессов, но в данный момент нет никакой возможности углубляться в эту тему.
Итак, мы определили, что
Гамма(1/3) + Гамма(1/4) ; ; (547,33 МЭВ ; 548,8 МЭВ, ;Е = +0,27%).
Однако, эта фотонная реакция не единственная. Более того, массы основных бозонных резонансов в этом ряду, следующие в порядке возрастания масс вслед за ;, также могут быть представлены, как суммы разрешенных энергий двух или нескольких «самых тяжёлых» квантов ЭМП буферной зоны:
;1/2 + ;1/3 ; ; (781,9 МЭВ ; 782,4 МЭВ, ;Е= + 0,06%)
;1/2 + ;1/3 + ;1/4 ; ; (1016,5 МЭВ ; 1019,6 МЭВ, ;Е = + 0,30%)
2;1/3 + 2;1/5 + 2;1/7 ; f (1268,8 МЭВ ; 1273,5 МЭВ, ;Е = + 0,36%)
3;1/2+ ;1/3 + ;1/5 + ;1/7 ; h(2041,88 МЭВ ; 2040,2 МЭВ,;Е =- 0,08%).
Замечательно, что энергии бозонных резонансов «второго ряда» (;', f' , ;',) подчиняются этой же упорядочивающей тенденции, образуясь, что естественно, в результате более сложных комбинаций квантов ЭМП:
;1/3 + ;1/4 + ;1/5 + ;1/8 + ;1/9 = ; + ;1/5 + ;1/8 + ;1/9; ;'
(956,5 МЭВ ; 957,6 МЭВ, ;Е = 0,11%)
2;1/2 + 2;1/3 + ;1/9 = 2; + ;1/9 ; ;'
(1668 МЭВ ; 1667,5 МЭВ, ;Е = - 0,03%)
2;1/3 + 3;1/5 +2;1/7 + ;1/16 = f + ;1/5 + ;1/16 ; f'
(1515,2 МЭВ ; 1516,3 МЭВ, ;Е = 0,07%).
Возникает вопрос, почему именно бозонные резонансы, эти чрезвычайно быстро распадающиеся частицы, имеют массы, соответствующие нелинейным превращениям «тяжёлых» фотонов в буферной зоне? У каждого явления в природе своя функция, без которой мир – не полон. Такой функцией бозонных резонансов, их сутью, является то, что они осуществляют связь между миром свободного ЭМП и вещественным миром, с частицами, масса покоя которых не равна нулю. Бозонные резонансы почти мгновенно распадаются на другие вещественные частицы – мезоны, также нестабильные, но уже способные рождать в процессе трансформации новые классы вещественных частиц. Другими словами, у истоков многообразия элементарных частиц с m0 ; 0, лежат именно бозонные резонансы, образующиеся в результате нелинейных взаимодействий «тяжёлых» фотонов друг с другом. Близость природы «тяжёлых» фотонов и бозонных резонансов, кроме приведённых выше формул энергетического баланса между ними, подчёркивается ещё и тем, что и те, и другие являются электрически нейтральными частицами, обладающими целочисленным спином (относятся к классу бозонов). Утрируя, можно сказать: бозонные резонансы – это «фотоны», обладающие массой покоя, фотоны «притормозившие», «выбившиеся» из структуры свободного ЭМП, потерявшие скорость света, а вместе с ней и устойчивость, внутренне присущую обычным фотонам, способным существовать миллиарды лет, пересекая Метагалактику из конца в конец.
Тайна возникновения вещества, а, значит, и гравитационного поля, лежит именно в плоскости этого превращения: фотоны ; бозонные резонансы.
В дальнейшем будут предложены модель иерархически организованного пространства-материи (непрерывного дискретиума) и модель гравитирующего протона, позволяющие по-новому взглянуть на эти проблемы. Пока же нам предстоит опять вернуться к основной теме данной главы – Периодической системе материи и пространства.
МАСШТАБЫ НАШЕГО МИРА И ЗАГАДКА БОЛЬШИХ ЧИСЕЛ
Наконец, мы подошли к самому интригующему – развязке. Что такое – «периоды» материального мира? Чем они характеризуются? Начнём с ЭМП. Как уже говорилось, существует область стабильности ЭМП, верхняя энергетическая (нижняя волновая) граница которой лежит в точке, где энергия фотона позволяет ему рождать пару электрон-позитрон. Численно это соответствует длине волны ;Эmin и энергии EЭmax, равными соответственно
1,21315·10-12 м и 1,6375·10-13 Дж. Однако, у любой области, отражающей физическую сущность, должна быть и вторая граница – нижняя по энергии ЕЭmin (верхняя по длине волны ;Эmax). И эта граница реально существует. Дело в том, что в нашей Метагалактике существует максимальная длина волны ЭМП – эта длина волны равна ;Эmax = 2Rr , где Rr -горизонт нашего мира (Метагалактики). Это связано с тем, что, как известно, пространство-материя «расширяется» (вернее, делает вид, что расширяется [6]) таким хитрым образом, что все объекты, лежащие за пределами сферы с радиусом Rr (диаметром 2Rr), для наблюдателя остаются невидимыми. НЕВИДИМЫМИ – то есть, недоступными наблюдениям с помощью ЭМП – ведь «видим» мы (и глазами, и приборами) только посредством поглощения квантов ЭМП. Другими словами, мы живём в мире, где физически невозможно стабильное электромагнитное поле с длиной волны, большей ;Эmax .
Не запутывая читателя мелкими подробностями, повторим главное: существуют верхняя и нижняя границы энергий квантов (длин волн) ЭМП и они могут быть определены численно.
В частности, по расчётам автора, ;Эmax = 2,0547·1026 м,
ЕЭmin = 9,668·10-52Дж, что соответствует Rr =1,0274·1023 км и постоянной Хаббла Н=90,05 км/с/МПс (до сих пор постоянная Хаббла определялась только экспериментально, и величина ее находилась в пределах от 75 до 100 км/с/МПс).
Таким образом, мы фактически определили диапазон стабильного ЭМП (волновой, энергетический – они взаимообусловлены) и теперь можем определить коэффициент перекрытия этого диапазона (;Эmax / ;Эmin = ЕЭmax / ЕЭmin), который позволим себе назвать масштабом мира ЭМП или соответствующим коэффициентом масштаба: КЭМП = 1,6937·1038.
Итак, мы получили очень большое число. Невообразимо большое. Однако, для нашего мира ничего необычного в его величине нет. Более того, большие числа, порядка 1040 (а также 1080, 1060 и 1020) встречаются в физике и астрофизике столь часто, что изумляют своей «настойчивостью» наиболее любопытных исследователей. Существует даже такое понятие – «загадка больших чисел». Наверное, впервые о больших числах в космологии заговорил Дирак в 1937 году, обратив внимание на ряд «мистических» совпадений, связанных с числом 1040. Более подробно о проблеме больших чисел можно прочитать в [3,4].Упоминает о них и Фейнман[1,2], предлагая считать новой фундаментальной постоянной нашего мира число 4,17· 1042 (или число, обратное ему), физический смысл которого предельно ясен: эта величина есть отношение силы электрического отталкивания двух электронов к силе гравитационного притяжения, действующего между ними. Только сейчас мы можем понять, в чём ошибался Фейнман, и как близок он был к разгадке. Данное исследование также сопровождал ряд «магических» совпадений. Но, в отличие от предыдущего опыта поиска разгадки больших чисел, в нашем случае совпадения были точными, а не лежали в пределах нескольких порядков. Дело в том, что величина коэффициента масштаба ЭМП (КЭМП), найденная нами, по «случайному» совпадению равна также:
1.Квадрату отношения планковской массы (mпл) к массе протона (обозначим это отношение К0 и назовем универсальным коэффициентом масштаба нашего мира: почему – станет ясно чуть позже):
КЭМП = mпл^2/mр^2 = К0^2 , (3)
где К0=1,3014·10^19.
2.Отношению критической (минимальной) массы чёрной дыры (mЧД) к массе Планка:
КЭМП=mЧД/mпл , (4)
3.Величине, обратной ;G (гравитационной постоянной тонкой структуры [4] , которая, как только теперь становится ясным, не имеет самостоятельного физического смысла):
КЭМП = 1/ ;G , (5)
4.Наконец, приведем формулу, призванную прояснить физический смысл коэффициента масштаба КЭМП и перекликающуюся с идеей Р. Фейнмана (см. выше):
КЭМП = (1/;) · (FКУЛ/FГРАВ) , (6)
где ; – постоянная тонкой структуры,
FКУЛ , FГРАВ - соответственно, кулоновская сила отталкивания и гравитационная сила притяжения, действующие между протонами (а не электронами, как полагал Р. Фейнман!).
Как видим, отношение кулоновских и гравитационных сил «откорректировано» наличием дополнительного коэффициента 1/; ; 137. То, что силы, описывающие КЭМП, связаны с взаимодействием между протонами, а не электронами, выглядит вполне закономерным: именно протон – та фундаментальная частица, которая определяет свойства нашего мира, стабильнейший «кирпичик», из которого строится весь вещественный мир, граница области его абсолютной устойчивости (ОАУ).
5.Если «раскрыть» величины FКУЛ и FГРАВ , последняя формула для КЭМП может быть также переписана, как
КЭМП = е2/(4;;0;G mp2) , (7)
где е – заряд электрона;
;0 -электрическая постоянная;
G -гравитационная постоянная.
Не лишним будет отметить (тем более, что r- расстояние между протонами «сократилось» в этой формуле при делении FКУЛ на FГРАВ), что формулы (6) и (7) справедливы для расстояний между протонами больших ;minЭМП. На меньших расстояниях кулоновские силы между протонами полностью исчезают (см. предыдущую главу «Фундаментальная длина ЭМП…»), в результате чего полностью определять состояние системы протон-протон будут гравитационные силы.
Закончив обсуждение КЭМП - коэффициента масштаба ЭМП, перейдём к масштабу вещественного мира (ВМ) и к соответствующему ему коэффициенту КВМ. Область абсолютной устойчивости ВМ (гравитационного поля - ГП) ограничена снизу массой протона (mp), а сверху – критической массой чёрной дыры (mЧД) – минимальной массой, при которой возможен гравитационный коллапс нейтронной звезды. До сих пор mЧД точно не была вычислена, хотя экспериментальные данные позволяли предположить, что эта масса не превышает по величине две массы Солнца (Мс), так как массы известных нейтронных звёзд никогда не достигают величины 2Мс.
Поставить «точку» в определении точного значения mЧД позволила рассматриваемая далее модель гравитирующего протона. Дело в том, что эта модель позволяет точно вычислить размеры, а, значит, и плотность протона ;p - по сути, характерную, максимальную плотность вещественного мира, плотность, которую должна принимать минимально возможная масса, способная претерпеть гравитационный коллапс (mЧД). Любая компактная масса, меньшая mЧД, также может претерпеть гравитационный коллапс – однако лишь чисто теоретически, так как для того, чтобы коллапсировать, эта масса должна сначала достичь плотности, большей, чем плотность протона (;p). Только нейтронная звезда способна достичь одновременно ;p (для неё это «родная» плотность) и критической массы гравитационного коллапса mЧД. Условия гравитационного коллапса при этом определяются однозначно в виде (более подробно – смотри в главе «Критическая масса черной дыры»):
mЧД=;(c3ћ3/G3)/m2p=m3пл/m2p=3,68691·1030кг (8)
или
mЧД =1,85365 Мс .
Последняя формула не только позволяет впервые определить точное абсолютное значение критической массы чёрной дыры, но и коэффициент масштаба вещественного мира:
КВМ = mЧД / mp = m3пл/ m3p=К30 =2,2042 · 1057 , (9)
где, как уже упоминалось двумя страницами ранее при анализе КЭМП, К0 = mпл / mp = 1,3014 · 1019 - базовый универсальный коэффициент масштаба. Универсальный - потому, что присутствует, по-видимому, в коэффициентах масштаба всех фундаментальных уровней организации пространства-материи.
Действительно, как мы уже видели, если КЭМП равно квадрату К0, то КВМ - его кубу. Другими словами, масштабы ЭМП и ВМ связаны между собой через К0:
КВМ = К0 · КЭМП = КЭМП3/2 . (10)
То есть, диапазон (масштаб) вещественного мира (область абсолютной устойчивости вещества) оказался в 1,5 раза больше (в логарифмическом масштабе), чем диапазон (масштаб) электромагнитного поля (его область абсолютной устойчивости).
Поскольку К0 выдвигается на первый план, сделаем пару замечаний:
1.Действительно, когда часто встречаются большие числа порядка 1020, 1040,1060…, базовым следует считать именно число ;1020, а остальные – производными от него.
2.Если К0 является фундаментальной константой нашего мира, такая величина, как планковская масса является величиной вторичной, выводимой из К0 и mp .
Таким образом, загадка больших чисел в физике решена: в основе больших чисел (~ 1020 , ~ 1040 , ~ 1060) лежат коэффициенты масштаба: базовый (универсальный) К0, через который выражаются остальные: масштаб ЭМП и масштаб вещественного мира (КЭМП = К02 и КВМ =К03). Одновременно с этим выявлена периодичность организации нашего мира – периодичность материи, выражающаяся в том, что один большой «период» - диапазон энергий ЭМП через буферную зону соединён с другим большим «периодом» - диапазоном масс ВМ. При этом величина этих периодов не одинакова, а увеличивается по понятному закону с увеличением сложности материи. (Здесь напрашивается явная аналогия с периодами таблицы Менделеева, несомненно являющимися отражением фрактальности нашего мира, и которая – таблица элементов - сама по сути является со всеми своими элементами и периодами малым фракталом нашего мира, как это будет показано далее). Что касается пространственной периодизации, то она станет еще более понятна после рассмотрения структуры пространства-материи. А пока отметим, что эта периодизация выражается в диапазонах длин волн, присущих ЭМП и ГП. Как уже говорилось, область устойчивых длин волн ЭМП лежит в пределах от 1,213·10-12м
до 2,055 ·1026 м.
Что касается диапазона длин волн устойчивых гравитационных колебаний, он находится в области более коротких волн – от 1,908·10-73 м до 4,206 ·10-16 м.
Первое значение соответствует длине волны гравитационных колебаний, генерируемых массой, равной mЧД, а второе – протоном. Диапазон перекрытия равен, как и в случае отношения масс, КВМ = 2,204 ·1057 .
Более подробно количественные значения длин гравитационных колебаний будут рассмотрены и обоснованы далее – в разделе «Непрерывный дискретиум пространства-материи…» (смотри главу «Модель гравитирующего протона»).
Значения длин гравитационных волн не могут быть измерены в нашем вещественном мире, так как не существует вещественных объектов с подобными размерами. Это объясняет тот факт, что свободные гравитационные волны до сих пор не обнаружены, а также указывает на причину, почему они никогда не будут обнаружены и, тем более, измерены. Впрочем, это не единственная абсолютно бесперспективная задача, решением которых всерьез занята современная большая наука. В их ряду, например, и поиски неуловимых гравитонов, в принципе не существующих в природе, по крайней мере, в том виде, в котором их представляет себе физика, и даже квантов несуществующих «фундаментальных взаимодействий», не говоря уже о поисках островков стабильности (или, хотя бы, квазистабильности) в трансурановой области таблицы Менделеева.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. ЖДИТЕ ОТВЕТА…
Итак, повторим основные результаты, описанные в данной главе и относящиеся к периодической организации пространства и материи, а также те моменты, которые нуждаются в углублении. В дальнейшем, когда будут рассмотрены иерархическая организация физического мира и непрерывный дискретиум пространства-материи – потенциально бесконечная последовательность конкретных дискретиумов, вложенных друг в друга (в полном соответствии с аксиомой непрерывности Кантора, основанной на последовательно вкладывающихся друг в друга отрезках), единство и разъём нашего мира приобретёт вид бесконечной лестницы, на одной из ступеней которой располагается человечество в своей вещественной ипостаси.
Свободное электромагнитное поле и вещество – это те две большие ступени, два основополагающих периода той периодической системы материи и пространства, что доступны сейчас нашему пониманию. При этом надо отчётливо помнить, что ещё пару веков назад миропонимание человека было ограничено одной ступенью (периодом) мироздания – вещественным миром. Мы не знали, что существует некое поле, носителем которого (страшно подумать!) являются «квазичастицы», не только меньше атома, но и вообще не имеющие массы – не имеющие того, что лежит в основе мира (исключительно вещественного - на тот момент – в понимании человека). Не обладающее массой покоя поле стало для человека новой – энергетической (довещественной) формой существования материи.
Теперь мы знаем, что логика пространства-материи (и его структуры-движения) таковы, что кроме этих двух уровней организации пространства-материи существуют и другие. Снизу со свободным ЭМП соседствует доэнергетическая форма движения материи. Что это такое, мы не представляем себе достаточно чётко. Ясно только, что:
1.Вакуум, являясь по сути признанной доэнергетической формой существования материи, должен стать ключом к разгадке тайн, лежащих «ниже» свободного ЭМП.
2.Вакуум не может являться монолитной одноуровневой формой существования материи, а расщепляется на доэнергетическую и ряд ещё более низких форм (хотя о них, может быть, рано даже упоминать).
3.Очень может быть, что неуловимая «тёмная энергия» Вселенной – есть ни что иное, как материальное влияние на наш мир доэнергетических форм существования материи (вакуума). Остается лишь понять, каким образом это происходит.
4.Обладая свойствами вентильности, пространство-материя довольно легко трансформируется в более высокие формы организации (как только достигается необходимая для этого плотность материи). Поэтому вакуум постоянно рождает фотоны – виртуальные и реальные.
Другими словами, «доэнергия» вакуума (такая форма существования материи!) рождает энергию свободного ЭМП.
5.Однако, должен быть и обратный процесс (хотя он и более редкий по указанным выше «вентильным» причинам): преобразование энергии в доэнергетическое состояние: что-то вроде «аннигиляции одинаковых фотонов», имеющих противоположные фазы с образованием при этом дефектов энергий, подобных тем, что присутствуют при нелинейном слиянии «тяжёлых» фотонов.
«Сверху» с вещественным миром соседствует не менее загадочная форма существования материи – чёрные дыры. Правильнее было бы назвать эту ступень самоорганизации поствещественным состоянием материи. Её элементарной частицей является та минимально возможная чёрная дыра, масса которой найдена в данной работе. Ведь не будете же вы утверждать, что чёрные дыры – часть вещественного мира, а их материя обладает свойствами вещества? Напомним: с точки зрения современной физики черная дыра – это «точечный» объект с бесконечной плотностью материи, с чем мы её (физику) и поздравляем!
Представляется, что пресловутая «скрытая масса» - есть результат проявления неких постгравитационных сил, сущность которых пока хорошо скрыта от нас безликим термином «чёрная дыра». Мир чёрных дыр, несомненно, является на деле не менее сложным и организованным миром, чем доступный нашему непосредственному наблюдению вещественный.
Таким образом, мы обладаем следующими знаниями:
1.Пространство-материя организована непрерывно-дискретно.
2.Большими дискретами нашего мира, ступенями его, периодами являются фундаментальные формы самоорганизации материи.
3.Каждая ступень является пространственно-материальным периодом нашего мира, его сложностным этапом.
4.Размеры «ступеней» и их «высота» (периоды и буферные зоны пространства-материи) подчиняются определенным законам, описанным в данной главе.
5.В данной работе рассматриваются четыре ступени, четыре фундаментальных уровня самоорганизации материи из их бесконечного ряда («лестницы»). Именно они (прямо или косвенно) доступны в настоящее время наблюдению и осмыслению человеком.
6.Вот эти четыре периода бесконечной периодической системы пространства-материи в порядке возрастания сложности:
- ………………….
- доэнергетический уровень организации материи (высшая ступень вакуума);
- свободное ЭМП (довещественная форма организации материи);
- вещество (мир масс и гравитации);
- поствещественный уровень организации материи (мир чёрных дыр и постгравитации);
- ……………………
7.На бесконечной шкале пространства-материи есть параллельные шкалы:
- длин волн (вся материя обладает волновыми свойствами);
- масс – энергий (в обобщенном смысле это шкала количества материи);
- шкала плотности материи.
Все три шкалы достаточно жёстко связаны между собой и каждый из упомянутых выше уровней самоорганизации материи занимает на них свой диапазон, свой период, размер которого чётко определён законами природы.
8.В результате данного исследования определена ширина двух «ступеней» (масштабы свободного ЭМП и ВМ) и показана их количественная связь, позволяющая делать прогнозы по поводу ширины предшествующих и следующих «ступеней».
9.Определена высота «ступени» между ЭМП и ВМ – величина «буферной зоны» между ними.
И, наконец, последнее, на чём необходимо остановиться подробнее. Ясно, что периодизация должна проявляться также в повторении свойств объектов низшего уровня объектами высшего, с учётом, естественно, повышения их сложности.
Так, в таблице Менделеева элементы следующего периода повторяют некоторые свойства элементов предыдущего, стоящих в их столбце. То же самое наблюдается и при сравнении двух фундаментальных периодов материи. Это свойство обобщено нами в понятие «фрактальной симметрии» (см. соответствующие разделы этой и других книг данной серии). Наиболее ярко оно проявляется при преодолении материей больших энтропийных барьеров – БЭБ. В частности, с системной точки зрения и с точки зрения эволюции материи, коллапс фотона и гравитационный коллапс нейтронной звезды имеют между собой множество общих черт, а восприятие мира свободного ЭМП наблюдателем из вещественного почти идентично восприятию вещественного мира наблюдателем «мира чёрных дыр», для которого мы – лишь гравитационное поле – совокупность гравитонов – гравитационных волн, проявляющих свои «корпускулярные» свойства исключительно в момент столкновения с чёрной дырой и поглощения ею.
Изложенный здесь взгляд на мир представляется единым, более системным, чем известные и общепринятые естественнонаучные взгляды, составляющие своего рода «мозаику» современного знания.
Безумно красивый, но во многом созданный творческим произволом человека мозаичный витраж современного естествознания, или строгая «лестница» мироздания, воздвигнутая самой природой и ещё не постигнутая человеческим воображением? Ответ, казалось бы, очевидный, окончательно может дать только время. Ждите ответа…
ВМЕСТО ПОСТСКРИПТУМА.
«…Разум – лишь ларец, где лежат приборы для более тонкой вышивки, это есть сочинительство загадок в середине самой загадки…Человек есть ни больше, ни меньше, как чаша космических обособленностей».
С. Есенин
На этом следовало бы остановиться и начать новый раздел. Однако, рассмотрев большие периоды нашего мира, хочется остановиться ещё раз на одном из них, вещественном – единственном фрактале нашего необъятного мира, изученном человеком вдоль и поперёк (или нам это только кажется?). По сути, только по вещественному миру (в том числе, конечно, и по его взаимодействию с остальными уровнями) мы можем судить о мире в целом и об отдельных его ступенях.
Вещественный мир, являясь фундаментальным периодом мироздания, сам разделён на периоды, фракталы. Уже упоминалась периодическая система химических элементов – первый фрактал вещественного мира, фрактал, сам в свою очередь состоящий из периодов, фракталов – более мелких: со своими ступенями, барьерами и фрактальной симметрией.
Однако есть и более крупные фракталы ВМ. Так, планковская масса делит диапазон вещественного мира в соотношении 1:2 (в логарифмическом, естественно, масштабе). Когда пытаешься понять физический смысл планковских величин (см. далее соответствующий раздел) лучше осознаёшь неслучайность этого факта. Приведённые выше примеры – примеры однозначной зависимости свойств объекта от его количественных характеристик. Есть объекты с не столь явно выраженными зависимостями качественных характеристик от количественных, но также принадлежащие к классу объектов, которые мы будем обозначать, как объекты со статической сложностью. Суть их в том, что преодолевая определённый, строго заданный наперёд количественный барьер, эти объекты всегда переходят в новое качество. Большая работа по классификации подобных объектов вещественного мира и границ между ними проведена С. Федосиным в работе [5], где он, кроме того, рассматривает «подобие» больших объектов малым, то есть, фактически, фрактальную симметрию в пределах вещественного мира. О масштабной гармонии (симметрии) Вселенной говорится и в книге С.Сухоноса [22], где по-своему представлены периодичность Вселенной и загадка больших чисел.
Все это, в основном, относится к объектам со статической сложностью (ОСС), другими словами, к объектам, свойства которых предсказуемо определяются количественными параметрами. В простейшем случае свойства определяются исходя из количества материи, образующей данный объект.
Но существуют ещё и объекты с динамической сложностью (ОДС). Эволюция и поведение ОДС и ОСС сильно отличаются друг от друга. Можно сказать: два типа сложности влекут за собой два типа эволюции. Что же это за динамически сложные объекты? Наиболее близкие нам – это всё живое, биосфера и каждый организм, каждая клеточка в отдельности. Если две звезды имеют одинаковую массу, можете быть уверены, в зависимости от её количества это или два красных карлика, или два жёлтых «солнца», или два голубых гиганта. Если два живых организма имеют одинаковую массу – можете быть уверены – эти организмы имеют больше различий, чем сходства. Одну и ту же массу может иметь человек, собака, барс, баран и множество других существ. Даже люди, имеющие одну и ту же массу, могут обладать диаметрально противоположными качествами (например, Эйнштейн и Гитлер).
И всё же динамическая сложность, известная нам, кстати, только в рамках вещественного мира, тоже некоторым образом подвержена в этом мире своей периодизации, пусть несколько условной, в отличие от ОСС.
С чего начать? Давайте начнём с того, что определим «пуп Вселенной». Другими словами, зная теперь нижнюю и верхнюю границы ВМ, определим его средне-геометрическую массу mср:
mср = ;(mЧД ·mр) = 78 кг 529г 641мг (11)
Что это за число? Чья это масса? Да, вы совершенно правы – это средняя масса футболистов сборной Италии – чемпионов мира 2006 года. А, если отбросить шутки в сторону, это средне-оптимальный вес человека ростом 180-185 см – то есть современного гоминоида.
Да здравствует антропный принцип, гласящий: «Вся Вселенная для человека, всё во имя человека!». Для тех же, кто не является сторонником антропоцентризма, остаётся более унылая формула: «Что есть человек во Вселенной? Да, так, нечто средненькое».
Может ли «центральное» положение человека в вещественном мире быть случайным? Не являясь сторонниками антропоцентризма, всё же ответим – нет! Не случайно то, что объект с наивысшей для этого мира динамической сложностью оказывается в центре, середине диапазона. На наш взгляд, это объясняется тем, что динамическая сложность – это сложность связей (их количества и разноуровневости). Подобно тому, как в комбинаторике наибольшее количество вариантов размещения N объектов по K «ячейкам» возникает, когда N=K/2, наибольшая динамическая сложность тоже должна возникать в середине диапазона изменения статической сложности, то есть количества вещества. Есть в этой «комбинаторике» и очевидный информационный подтекст: максимум сложности, максимум информации и максимум вариабельности (непредсказуемости) должны быть жёстко связаны.
Но давайте делить шкалу материи дальше. Разделим всю шкалу масс вещественного мира от массы протона до массы чёрной дыры на двадцать четыре диапазона: каждая следующая масса на этой шкале будет в ; 245 раз больше предыдущей. Если интересно соотношение между соседними чётными (нечётными) точками, оно будет равно квадрату предыдущего числа, то есть ; 60000 раз. Приведём эту шкалу полностью:
m1 = mp = 1,675*10^(-27) кг – масса протона
m2 = 4,104*10^(-25) кг
m3 = 1,006*10^(-22) кг
m4 = 2,466*10^(-20) кг
m5 = 6,042*10^(-18) кг – масса возникновения жизни
m6 = 1,480*10^(-15) кг
m7 = 3,629*10^(-13) кг
m8 = 8,894*10^(-11) кг
m9 = mПЛ = 2,177*10^(-8) кг – планковская масса
m10 = 5,335*10^(-6) кг
m11 = 1,307*10^(-3) кг
m12 = 3,204*10^(-1) кг
m13 = 78,53 кг – масса человека
m14 = 1,925*10^4 кг
m15 = 4,717*10^6 кг
m16 = 1,156*10^9 кг
m17 = mхар = 2,833*10^11 кг = 3,6млрд.*m13
m18 = 6,943*10^13 кг
m19 = 1,702*10^16 кг
m20 = 4,170*10^18 кг
m21 = 1,022*10^21 кг – масса биосферы Земли
m22 = 2,505*10^23 кг
m23 = 6,138*10^25 кг
m24 = 1,504*10^28 кг
m25 = mЧД = 3,687;1030 кг – масса чёрной дыры
Как мы уже поняли, m1 , m9 , m13 и m25 - это массы, соответственно, протона, планковская, человека и чёрной дыры. Но есть и другие «совпадения»:
1)m2 = 245 m1 = 245 а.е. – это, по-видимому, предел массы ядра стабильного атома химического элемента (самое тяжёлое относительно стабильное ядро имеет
m =244 а.е. – это соответствующий изотоп плутония). Другими словами, периодическая система элементов Менделеева полностью поместилась в диапазоне от m1 до m2! (Не считая сверхбыстро распадающихся после искусственного синтеза элементов);
2)m3 = 60 000 а.е. – типичная масса молекулы белка;
3)m4 - масса небольшого вируса (типа табачной мозаики);
4)m5 - минимальная масса бактерии - одноклеточного живого организма, и, одновременно, максимальная масса вируса (коровьей оспы);
5)m6 - типичная масса бактерии;
6)m7 - средняя масса одной клетки млекопитающего;
7)m8 – минимальная масса многоклеточного организма, масса самого маленького насекомого (огнетёлка);
8)m9 - максимальная масса одноклеточного организма (амёба);
9)…m11 = 1,3 г – минимальная масса теплокровного существа (ровно столько весят молодые: землеройка – самое маленькое млекопитающее и колибри – самая маленькая птица);
10)…m14 ; 245 человек – оптимальная община, село, род?
11)m15 ; 60 т. человек – оптимальный город, племя?
12)m16 ; 14,2 млн. чел. – оптимальная численность (средняя на начало ХХ века) государства, штата, субэтноса?
13)m17 ; 3,6 млрд. чел. – численность человечества, начиная с которой оно становится планетарным явлением, осознающим себя как единое целое;
14)…m19 – масса живого вещества на Земле;
15)…m21 – масса биосферы Земли.
При всей спекулятивности подобных выкладок (их нельзя воспринимать буквально), ясно: за ними кроется реальность (сравните с рядом, предложенным в [22, с.26]).
Динамическая сложность системы периодически (скачком) возрастает с ростом статической сложности (массы, количества элементов). Это значит, что Периодический закон действует не только в рамках таблицы Менделеева или рамках больших масштабов – на уровне фундаментальных состояний материи. В иерархически организованном мире, дискретном и непрерывном одновременно, Периодический закон неизбежно занимает полагающееся ему центральное положение.
Закончим же разговор о периодической системе материи и пространства и о месте в ней человека словами Арсения Тарковского, как нельзя более уместными в данном случае:
«Я человек. Я посредине мира.
За мною – мириады инфузорий,
Передо мною – мириады звезд.
Я между ними лег во весь свой рост –
Два берега связующее море,
Два космоса соединивший мост…»
ЗАКОН ТРАНСФОРМАЦИИ МАТЕРИИ. ПРОЛОГ К НОВОЙ МИРОДИНАМИКЕ
«Не гипотезой, а достоверным научным фактом современности является отсутствие единой общемировой арены, то есть абсолютного пространства-времени классической физики. Возможна лишь иерархия «сцен», построенная не по принципу вложенных друг в друга японских кукол, а таким образом, который имеет прямое отношение к иерархии разных уровней информации».
Г.В. Чефранов
СИСТЕМНАЯ АСИММЕТРИЯ ИЕРАРХИЙ
ТЕОРЕМА ОБ ИСЧЕЗНОВЕНИИ ЭНЕРГИИ
ЗАКОН ТРАНСФОРМАЦИИ МАТЕРИИ. ВОЗВРАЩЕНИЕ СИММЕТРИИ
СУПЕРКОЛЛАЙДЕР. БОЛЬШОЙ ВЗРЫВ ИЛИ МАЛЕНЬКИЙ КОЛЛАПС
И классическая и новая физика полагали, что в основе понимания материального мира должны лежать представления о симметрии и неразрывно связанные с ними (согласно теореме Эммы Нётер) законы сохранения.
Так, закон сохранения энергии прямо следует из инвариантности относительно сдвигов во времени, а закон сохранения импульса – из инвариантности относительно пространственных сдвигов. Более сложные законы сохранения следуют из симметрий более высокого уровня, но всегда в пару любому физическому «сохранению» находится своя математическая симметрия.
Количество симметрий (и законов сохранения, соответственно) все росло и росло. Но с этим ростом в физике появилось и нечто необычное: некоторые виды симметрии – законы сохранения – стали нарушаться. Все молитвы (наведи, Отче, порядок, подтяни дисциплинку!) не давали ни малейшего результата. А тем временем дошло до того…
А, будь что будет – скажу…
Святая святых физики – Первое начало термодинамики, то бишь Закон сохранения энергии (массы) оказался неуниверсальным.
Более того – вот ведь коллизия – он изначально справедлив только для изолированных, замкнутых физических систем, доля которых в нелинейном, необра-тимом, эволюционирующем (какой уж там инвариантный сдвиг во времени!) мире практически равна нулю (попробуйте изолировать систему, например, от гравитацион-ного поля, не говоря уже о нейтрино и вакууме, который, похоже, вообще вездесущ).
Впрочем, уже после первого нарушения закона сохранения (чётности) любому непредубежденному, системно мыслящему человеку должно было стать ясным: ВСЕ ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ ОБРЕЧЕНЫ НА НАРУШЕНИЕ. Вопрос оставался лишь в том, когда, при каких условиях происходят эти нарушения…
СИСТЕМНАЯ АСИММЕТРИЯ ИЕРАРХИЙ
Иерархически организованный мир отвергает простые виды симметрии, на которых строилась наука веками и тысячелетиями. Разные уровни организации материи не могут быть инвариантными по отношению друг к другу по определению, они не равноправны, так как один уровень всегда находится над другим. Социум не равен индивидууму, организм – клетке.
Не действует между фундаментальными уровнями и принцип относительности (ПО) – Галилея ли, Эйнштейна ли - неважно – смотри об этом в книге этой серии, посвящённой теории относительности [6], в разделе «Принцип относительности и нелинейный мир».
Но мир не был бы един, если бы разные его иерархические уровни не связывало между собой некое сущностное подобие, названное нами ранее нелинейной межуровневой ФРАКТАЛЬНОЙ СИММЕТРИЕЙ, симметрией, призванной заместить собой ПО, не действующий в нелинейном иерархическом мире [6].
Если внутри каждого уровня (подуровня) организации материи все линейные виды симметрий и, соответственно, законы сохранения неукоснительно выполняются, то на границе между уровнями, при преодолении БЭБ (ЭБ), материя резко меняет свои свойства, забывая о необходимости соблюдать устоявшиеся правила поведения. И все же, переходя на следующий уровень организации, материя, претерпевая коллапс информации, начиная жизнь как бы заново, с чистого листа, остается материей, пусть и качественно другой. Мера материи и её сложность при этом меняется, но ее количество остается, условно говоря, постоянным. Так проявляет себя фрактальная (нелинейная) симметрия – в трансформации материи, а не в сохранении энергии (массы) – как в случае линейной симметрии, связанной с внутриуровневым движением.
Что нам необходимо чётко понимать, когда мы говорим о разных уровнях организации материи? Например, о веществе и свободном ЭМП? В первую очередь то, что это качественно различные формы пространства-материи (движения). Эти качественно различные формы материи разделены между собой БЭБ, а это, в частности, значит, что на свободное ЭМП не влияет тяготение–гравитация. Это – вопреки интерпретаторам общей теории относительности – прямо следует из ОТО: фотон, рождаясь вблизи большой массы, уже, согласно ОТО, имеет «красное» смещение, и полет фотона от Солнца до Земли в потенциальном гравитационном поле (ГП) не изменяет его энергию ни на йоту [6] – в противоположность тому, что случилось бы в аналогичных условиях с любой частицей, обладающей массой покоя, то есть, принадлежащей вещественному миру. Другими словами, гравитация не влияет на энергию летящего фотона, ибо эта энергия вовсе не наделяет его какой бы то ни было массой, пусть и вычисленной по формуле Эйнштейна. Суть этой известной формулы (E = mc;) в другом: она является выражением закона трансформации материи между двумя уровнями организации материи – вещественным миром и свободным ЭМП, то есть, выражением, количественно описывающим межуровневую фрактальную симметрию между этими двумя фундаментальными уровнями пространства-материи.
Выше уже говорилось, что переход материей БЭБ связан с изменением её меры. Свободное ЭМП – это форма материи, мерой которой является энергия и только энергия. Понятие «масса свободного ЭМП» не имеет никакого смысла, так как масса покоя этого поля равна нулю и, поэтому, оно никак не взаимодействует с гравитацией (смотри выше и, подробнее, в [6] – в разделе «Свет и вещество») – конечно, пока оно остается свободным полем, то есть, пока не поглощено веществом (не трансформиро-валось соответствующим образом). Когда свободное ЭМП преодолевает Большой энтро-пийный барьер, переходя на вещественный уровень (поглощаясь веществом или рождая пары частица-античастица, обладающие массой покоя), материя никуда не исчезает и ниоткуда не появляется: она качественно меняется – изменяется её мера: количество материи теперь определяет не энергия фотона, а масса вещественного тела (частицы).
Одним из важнейших проявлений асимметрии иерархического мира (как и любой сложной системы вообще) является ненаблюдаемость низшего уровня и невидимость высшего. На примере вещественного мира объясним: низший уровень (свободное ЭМП) – неотъемлемая часть высшего (вещественного мира), его элемент. С помощью ЭМП вещественные объекты обмениваются энергией, постоянно поглощая и излучая её. Но, будучи излученным веществом, ЭМП становится объектом, независящим от мира вещества: до момента следующего поглощения оно живёт по своим законам, в своём дискретном пространстве, заданном своей фундаментальной длиной. Его движение ненаблюдаемо (хотя, как представляется, вполне детерминировано и определённо – для гипотетического наблюдателя из мира свободного ЭМП), что проявляется в «скрытности» его описания: свободное ЭМП описывается уравнением Шредингера, решением которого является не само движение, не результат его и даже не вероятность результата – а ещё более абстрактная плотность вероятности. Коллапс волновой функции Шредингера при таком системном взгляде на отношения вещество – свободное поле имеет предельно ясный физический смысл: он соответствует коллапсу свободного ЭМП (его части) – при поглощении его веществом или генерации пары частица-античастица – то есть, соответствует моменту, когда материя преодолевает БЭБ, теряя всю информацию о своём предыдущем состоянии и меняя меру – то, с помощью чего мы определяем её (материи) количество. Потеря информации о предыдущем состоянии, как вы поняли – это аспект ненаблюдаемости материи, находящейся на низших уровнях организации (а это, отнюдь, не только свободное ЭМП). Подчеркнём ещё раз: мы видим свет, поскольку мы поглотили его глазом (прибором), но не можем наблюдать его предыдущего состояния – и это принципиальное ограничение: оно (состояние) скрыто от нас БЭБ, коллапсом информации, то есть тем, что мы называем системной асимметрией иерархическогомира.
Но это одна сторона реальности, с которой сталкивается «вещественный» наблюдатель. Теперь давайте поднимем взгляд, обратим его на более высокие уровни организации материи. Что мы видим? Ничего! Никакой информации из высшего уровня – а это мир чёрных дыр – к нам вообще не поступает и поступать не может в принципе: чёрные дыры всё поглощают, ничего не отдавая (и здесь информационный, он же гравитационный, коллапс). Так проявляется то, что мы уже обозначили, как невидимость высших уровней организации материи.
Заметим, здесь не говорится о высших идеальных сущностях, речь о вполне материальных явлениях – об уровнях организации пространства-материи.
Тема системной асимметрии иерархического мира неисчерпаема. Но в основе её – ненаблюдаемость процессов, происходящих на нижнем уровне (хотя он и видим – входит «элементом» в систему), и невидимость высшего уровня, что не одно и то же – в этом и кроется внутрисистемная асимметрия: отношение со своим элементом у системы в принципе иные, чем с высшей системой, элементом которой она является.
Есть яркие примеры из более близких человеку областей: сознание человека (высший уровень) ничего не знает о процессах, происходящих в подсознании (низший уровень), хотя сознание постоянно пользуется готовыми результатами работы подсознания, постоянно находится с ним в тесном контакте. Более того – не сознание управляет 1014 клетками нашего организма – оно просто не способно на это, оно не справилось бы с подобной задачей, даже если бы организм состоял всего лишь из десяти клеток.
В этом смысле подсознание – аналог свободного ЭМП, посредством которого функционирует весь вещественный мир, не имея доступа к наблюдению за ЭМП в его естественном состоянии свободного поля.
С другой стороны, низшие уровни (подсознание) понятия не имеют о существовании высших (сознания): попробуйте объяснить дереву – что такое оргазм, а кошке – что такое высшая математика: эти объекты «невидимы» (невоспринимаемы) для субъектов и объектов низших уровней организации – для них высшие объекты (явления) попросту «не существуют».
Наконец, последнее замечание и последний вопрос. Хорошо известно, что оба межуровневых коллапса связаны с разрывом хода времени (необратимостью). Возможно ли считать при этом, что здесь выполняется закон сохранения энергии – ведь для этого совершенно необходима инвариантность относительно сдвига во времени? Надеемся, что ответ очевиден: говорить о сохранении энергии при межуровневых переходах некорректно. Сохраняется материя – меняя форму организации, фундаментальное качество, свою меру.
ТЕОРЕМА ОБ ИСЧЕЗНОВЕНИИ ЭНЕРГИИ
Эта глава написана специально для тех, кто всё ещё не смог поверить, что закон сохранения энергии (ЗСЭ) может нарушаться. На самом деле, ничего сверхординарного в этом нет, и мы сейчас в этом убедимся.
Вспомним, сколько шума наделала физика, открыв, что каждой элементарной частице в нашем мире соответствует своя античастица и, встречаясь, они аннигилируют, в результате чего «материя» исчезает. На самом деле исчезало вещество, а с ним и его масса (казус состоял в том, что в английском языке не было и нет слова «вещество», и оно обозначается всё тем же словом, что и «материя»). В сухом остатке, впрочем, осталась суровая реальность: вещество в нашем мире «не сохраняется», не работает и закон сохранения массы. Вместо массы вещественных объектов вдруг появляется энергия фотонов, что позволило объявить, что теперь мы имеем дело уже с более общим законом сохранения энергии-массы. Конечно, доля истины в этом есть, но доля эта слишком мала, чтобы принимать её всерьёз.
Дело в том, что, если мы осознали, что живём в иерархически организованном мире, необходимо признать: число фундаментальных уровней организации пространства-материи не исчерпывается веществом и свободным ЭМП. Существуют и качественно иные формы материи, и мерой её в этом случае уже не может являться ни масса, ни энергия. Так, вещество, претерпев гравитационный коллапс, перестаёт быть веществом, и, следовательно, должно характеризоваться уже не массой, а совершенно иной мерой материи, явно поствещественной. Но, Бог с ними, чёрными дырами – о них поговорим после. Вернемся к исчезновению энергии.
Вспомним об аннигиляции частицы-античастицы, когда исчезает масса. Здесь специально не говорится «масса покоя», потому что масса одна – нет «массы движения»: на примере свободного фотона, который никогда не реагирует с гравитационным полем [6], это ясно видно. Итак, чем отличаются частица и античастица, что заставляет их так странно вести себя при встрече? Весь «фокус» в том, что они абсолютно идентичны друг другу и являются, в некотором смысле, «зеркальным отражением» друг друга. Если бы из физики не был элиминирован физический смысл, были бы построены модели, например, электрона и позитрона, из которых было бы ясно – это одинаково организованные гравитационные колебания материи, фазы которых противоположны. В любом случае, возразить против интерпретации аннигиляции частиц как встречи двух противофазных гравитационных колебательных процессов нечего.
Но это – для разминки. Пора перейти к фотонам, их энергиям и фазам. Представьте себе, что должно произойти, окажись два фотона с одинаковой энергией (частотой), но с противоположной фазой в одной точке пространства (наука это допускает)? То же, что происходит в подобных случаях с вещественными частицами: фотоны должны аннигилировать! Энергия такой системы (двух «аннигилирующих фотонов») из неравной нулю вдруг, скачком становится нулевой. Энергия должна исчезнуть, точно так же, как масса двух аннигилирующих вещественных частиц. Поскольку материя не может исчезнуть, она в обоих случаях переходит на более низкий уровень своей организации: масса вещества при этом трансформируется в энергию свободного ЭМП. А во что трансформируется энергия «аннигилирующих фотонов»? Фотоны, исчезая, переходят в «доэнергетическое состояние материи» - то, что мы привыкли называть вакуумом. Конечно, если быть точным, надо оговориться: речь идет о верхнем уровне вакуума, ниже которого находятся другие фундаментальные уровни организации материи. Вакуум, как известно, характеризуется нулевой энергией, так же как свободное ЭМП – нулевой массой. Но у свободного ЭМП есть своя мера материи, его характеризующая, – это энергия. Точно так же верхний уровень вакуума должна характеризовать своя мера материи: назовём её «доэнергией» (DE), которая должна быть связана с энергией (E), как
DE = VHП^2 * E, (12)
где VHП – скорость нелокальных процессов в свободном ЭМП (VHП = (10^60)*с, где с – скорость света в вакууме).
Закон сохранения массы-энергии при этом либо надо считать нарушающимся, либо обобщать его уже на три фундаментальных уровня и называть законом сохранения массы-энергии-доэнергии. Но так нам, строго говоря, придётся «обобщать» до бесконечности, поскольку число иерархических уровней организации пространства-материи ничем не ограничено. И сколько бы мы уровней не учли, мы можем быть уверены – обобщенный закон сохранения где-то нарушается – на границе с неучтенным нами пока уровнем организации пространства-материи.
Единственный корректный выход из создавшегося положения – отказ от закона сохранения массы-энергии-доэнергии… и формулирование нового закона – закона трансформации материи. Но об этом чуть позже.
Сначала, ещё два примера «исчезновения». Во-первых, как «исчезает» большая энергия. Если вам удастся разогнать протон до запредельных скоростей (сравнимых с «с»), он обязательно «родит» ещё один протон (или какой-нибудь возбуждённый барион, который не успокоится, пока не скинет с себя «возбуждение» и не станет опять же самым обычным протоном). Так мы энергию ЭМП, разгоняющую протон, трансформируем в вещество, обладающее массой. Этот достаточно банальный пример приведён, чтобы заметить: чем больше энергия (в данном случае кинетическая), тем неохотнее она «сохраняется» в качестве энергии, и тем легче она трансформируется в вещество. Отсюда те неимоверные трудности, с которыми сталкивается физика, пытаясь освоить новые области высоких энергий (см. также главу «Суперколлайдер…»).
Во-вторых, как «исчезает» масса. Про аннигиляцию (трансфор-мацию «вниз», в свободное ЭМП) мы уже упоминали. Обозначим ещё одну возможность – преобразование вещества в «чёрную дыру». В следующем подразделе мы подробно сравним все эти трансформации, найдём сходства и различия, а пока заметим, что с гравитационным коллапсом связано несколько заблуждений асистемного характера, на главном из которых мы и заострим внимание, заканчивая разговор об «исчезновениях».
Речь идет о «массе чёрной дыры». Ну, не масса характери-зует «чёрную дыру». Масса – мера материи, характеризующая вещество. Единственное условно корректное сочетание слов «масса» и «чёрная дыра» - это «критическая масса чёрной дыры» - так как, по сути, речь идет о критической массе не чёрной дыры, а нейтронной звезды, при которой она неизбежно претерпевает гравитационный коллапс. Гравитационный коллапс уничтожает вещество (как коллапс свободного ЭМП уничтожает «фотоны», обращая их в вещество), материя, бывшая только что веществом, переходит на следующий, более высокий уровень организации, в поствещественное состояние (мир «чёрных дыр»), где главной характеристикой (мерой материи) уже выступает не масса, а нечто иное. Назовём это «нечто иное», не мудрствуя лукаво, постмассой Pm, и свяжем её с массой m очевидным, надеемся, способом:
Pm = m/ VЧД^2 , (13)
где VЧД – скорость, характерная (максимальная) для мира чёрных дыр в той же степени, как скорость света с - для вещественного уровня организации материи и скорость нелокальных процессов VНП – для свободного ЭМП.
ЗАКОН ТРАНСФОРМАЦИИ МАТЕРИИ. ВОЗВРАЩЕНИЕ СИММЕТРИИ
Итак, иерархически организованный мир предстает перед наблюдателем в виде трех реальностей. Поскольку мы принадлежим к вещественному миру, основная наша реальность, полностью данная нам в ощущениях – «весомо, грубо, зримо» - это мир вещественных объектов и гравитационных сил. С ним все достаточно ясно. Но мироздание не ограничивается этим уровнем. Вся иерархия уровней, лежащая ниже вещественного мира, предстает перед нами в виде «свободного поля» - того, что вещество может излучить или поглотить, и без чего вещество не может функционировать (как система - без элементов, организм – без клеток).
Ближайший к нам снизу уровень – свободное ЭМП, еще ниже – верхний уровень вакуума (доэнергетическое состояние материи) и так далее. Основной особенностью нижних уровней для нас является ненаблюдаемость процессов, непосредственно происходящих в свободном поле, но возможность интерполировать (вероятностно) эти процессы, зная промежуточные результаты, связанные с поглощением и излучением этого поля веществом.
Ближайший к вещественному миру уровень организации «сверху» - это мир чёрных дыр. Вещество не может ни «излучить» чёрную дыру, ни «поглотить». Более того, само вещество становится пассивным объектом: оно может «упасть», бесследно исчезнув, в чёрную дыру. Мир чёрных дыр с точки зрения вещественного мира полностью невидим (не описуем).
Всё это ещё раз повторено, дабы в полной мере оценить асимметрию иерархически организованного, системного мира. И тем самым ещё раз подчеркнуть: простые формы симметрии и любые законы сохранения в этом мире отсутствуют (выполняясь лишь на малых его участках – подуровнях, уровнях – то есть, условно).
Что же поддерживает порядок в этом мире без линейной симметрии, что объединяет его в одно целое?
«Равноправие» всех уровней организации материи! Но «равноправие» это – нелинейное, оно не означает механического равенства между высшим и низшим, целым и его частью. Оно означает некое подобие между ними, наличие общих фундаментальных свойств. В чём же сходство между различными уровнями? Ниже и выше любого уровня лежит неограниченная последовательность – иерархия (соответственно, вниз и вверх) уровней организации материи. Все нижележащие уровни проявляют себя по отношению к данному уровню, как некое свободное поле, результат излучения материей данного уровня и потенциальный объект для поглощения ею. Все вышележащие уровни предстают как «чёрные дыры», готовые поглотить любые объекты нижележащих уровней без остатка в результате коллапса материи низшего уровня.
Такое равноправие, межуровневое подобие, фундаментальное сходство всех уровней организации иерархического мира ранее уже было названо нами фрактальной симметрией.
Это не простая, а необычная, нелинейная симметрия. Эта симметрия – обратная сторона асимметрии иерархического мира, ее преодоление. В отличие от простых видов симметрии, за каждым из которых стоит свой закон сохранения, распространяющийся на свой «микроучасток», подуровень нашего мира, за ФРАКТАЛЬНОЙ СИММЕТРИЕЙ стоит уникальный Закон, охватывающий мир в целом и каждый уровень его организации по отдельности:
ЗАКОН ТРАНСФОРМАЦИИ МАТЕРИИ,
который может быть сформулирован, как
МН = VВ · МВ , (14)
где МН и МВ – меры материи, характеризующие нижний и верхний (рядом стоящие) уровни организации материи (… доэнергия вакуума, энергия, масса, постмасса ЧД и т.д.);
VВ – максимальная скорость движения на верхнем уровне.
Частные выражения, связывающие вакуум – свободное поле и вещество – мир ЧД были приведены ранее. Также частным случаем закона трансформации материи, выражением, связывающим свободное ЭМП с веществом, является широко известная формула Эйнштейна (Е = mc^2).
Обобщим основные проявления межуровневой фрактальной симметрии.
1. Вне зависимости от конкретного уровня, то есть на любом уровне органи-зации материи, нижний по отношению к нему уровень проявляет себя как свободное поле.
Следствие: вещественный мир проявляет волновые свойства, только если глядеть на него «сверху», из мира ЧД.
2. Верхний уровень организации всегда «невидим» (эффект «чёрной дыры»).
Следствие: вещественный мир – такая же «невидимка» для мира свободного ЭМП, как мир ЧД для вещественного.
3. Мера материи каждого уровня (как масса – для ВМ) является мерой аттракции (притяжения): для вещественного мира это проявляется в виде закона Всемирного тяготения.
Следствия: на уровне свободного ЭМП закон аттракции должен выглядеть, как
Fат ЭМП = КЕ * (Е1*Е2 / R^2), (15)
где Е1; Е2 - энергии объектов свободного ЭМП,
R – расстояние между ними,
КЕ – коэффициент пропорциональности.
На уровне мира ЧД:
Fат ЧД = КЧД * (Рm1*Рm2 / R^2), (16)
где, соответственно, Рm1, Рm2 - постмассы объектов мира ЧД, а КЧД - коэффициент пропорциональности и т. д.
4. Силовые поля любого уровня организации влияют только на объекты, обладающие мерой материи, присущей данному уровню, поскольку искривляют только подпространство своего уровня.
Следствие 1. Подобно тому, как гравитационное поле не влияет на энергию свободного ЭМП, не взаимодействует с ним (все искривления лучей света в вещественном мире происходят только из-за преломления света, связанного с изменением скорости света вблизи массивных тел [6] – см. главу «Свет и вещество»), силы аттракции, действующие в мире ЧД, не распространяют своё влияние на вещественный мир, как это не покажется парадоксальным на первый взгляд.
Следствие 2. Траектории вещественных объектов, движущихся вблизи ЧД (сформированной, готовой, актуальной) не искажаются – если наблюдать за ними из вещественного мира – и отклоняются в сторону от ЧД, огибая её, если смотреть на это движение из мира ЧД. Этим объясняются трудности обнаружения ЧД (ещё один аспект их невидимости).
5. Переход материей БЭБ вниз всегда носит характер дефекта меры материи исходного уровня. Для вещественного мира – это дефект масс, образующийся в результате аннигиляции, ядерного распада (синтеза) или простого излучения.
Следствие 1. Дефекты постмасс, неизбежно возникающие в результате процессов, протекающих в мире ЧД, должны регулярно обеспечивать генерацию вещества, «впрыскиваемого» из мира ЧД в ВМ.
Следствие 2. Дефекты энергий, возникающие в результате некоторых физических процессов, являются следствием перехода материи с энергетического уровня (свободного ЭМП) на доэнергетический. В частности, логично предположить, что все нейтрино являются объектами доэнергетического уровня организации материи, не имеющими не только массы покоя, но и не характеризующиеся энергией (пока не будут поглощены материей более высокого уровня организации). Трудность их обнаружения в таком случае можно объяснить тем, что «доэнергетические» нейтрино не реагируют не только на гравитационное поле, но и на силы аттракции, присущие свободному ЭМП (см. предыдущий пункт).
6. Переход материей БЭБ вверх носит характер коллапса, всегда сопровождающегося потерей информации о предыдущем состоянии материи. Для свободного ЭМП – это генерация пары или поглощение веществом (коллапс волновой функции). Для ВМ – гравитационный коллапс.
7. Все уровни организации материи имеют одинаковую фундаментальную дискрету времени; высшие уровни имеют фундаментальную длину (дискрету) меньшую, чем нижние (;ЭМП;1060 ; ;ВМ), в результате чего характерная скорость на нижележащих уровнях значительно выше, чем на высших. Так скорость нелокальных процессов, происходящих в свободном ЭМП, на 60 порядков больше скорости света (ВМ).
Следствие 1. Процессы, происходящие на нижнем уровне, кажутся наблюдателю нелокальными (происходящими с бесконечной скоростью, с мгновенной связью между объектами, разнесенными в пространстве).
Следствие 2. Процессы, происходящие на верхнем уровне, должны казаться наблюдателю остановившимися, происходящими с нулевой скоростью, Чёрные дыры (невидимые нам) застыли на месте, почти не движутся в своем пространстве – мы движемся с огромной скоростью мимо них. Так же неподвижными кажутся объекты ВМ наблюдателю из мира свободного ЭМП.
Следствие 3. Объекты более высоких уровней организации, характеризуясь большим количеством материи, одновременно имеют мизерные (на десятки порядков меньшие) размеры по сравнению с объектами низших уровней. Так, диаметры элементарных чёрных дыр, образовавшихся из нейтронных «звезд», должны быть столь малы, что вещество и даже материя атомных ядер должны быть для них практически прозрачными.
Следствие 4. Отсюда же сразу следует, что нейтрино должно обладать огромными размерами (при малых значениях энергии или «доэнергии») и как раз это, а не якобы его сверхмалые размеры, является дополнительным препятствием для его обнаружения: не нейтрино проходит сквозь вещество беспрепятственно, а вещество – сквозь необъятное нейтрино, практически прозрачное для вещества из-за своей сверхмалой «плотности» (прозрачность – всегда свойство менее плотного объекта по отношению к более плотному, а не наоборот).
Можно привести примеры и других проявлений фрактальной симметрии по отношению к фундаментальным уровням организации материи. Однако остановимся на этом. В частности, потому, что многие следствия, представляющиеся здесь однозначно вытекающими из системного подхода к анализу иерархического мира, пока не получили опытного подтверждения (а некоторые в принципе не могут быть проверены непосредственно, а только косвенным путем). Более того, сейчас экспериментальная наука занимается дорогостоящими исследованиями, изначально обреченными на неудачу. Впрочем, возможно вывод этот субъективен, так как полностью вытекает из понимания, изложенного в данной книге (серии).
СУПЕРКОЛЛАЙДЕР. БОЛЬШОЙ ВЗРЫВ ИЛИ МАЛЕНЬКИЙ КОЛЛАПС?
Высшая цель человечества – максимальное действие – некий сверх-эксперимент, который, по неосторожности, но вполне закономерно и неизбежно (исходя из человеческой природы) уничтожит существующую Вселенную, расчистив путь новой.
М. Веллер («Всё о жизни» - в кратком пересказе)
Поскольку Вселенная хранит человечество для осуществления своей высшей цели – будущего самообновления - сегодняшняя гибель его явно прежде-временна, и мы можем быть спокойными, как большие серые слоны, пасущиеся в саванне.
Тем не менее, весть о скором запуске Суперколлайдера где-то в центре Европы вызвала необыкновенный резонанс: человек пять (почти каждый миллиардный житель Земли!) обратились с вопросом к общественному мнению: «А не вызовет ли Суперколлайдер какой-либо суперкатастрофы». Вопрос вполне законен, ибо НИКТО из экспериментаторов не представляет – что же должно произойти, и к каким последствиям это может привести. Единственная непосредственная глобальная опасность, исходящая из такого рода экспериментов, это возможность перехода их в неуправляемую фазу – так называемую цепную реакцию, которую невозможно остановить. Особенно, не совсем понимая её природу. Физике известно три типа таких неуправляемых процессов:
- ядерный взрыв
- термоядерный взрыв
- гравитационный коллапс.
Ядерные реакции хорошо, можно сказать досконально, изучены. Но это не спасает человечество от катастроф типа Чернобыля.
Управление термоядерными реакциями – дело послезавтрашнего дня (в 70е годы считалось, что ждать осталось 10-15 лет).
Что касается гравитационного коллапса, то он может быть только неуправляемым, так как связан с переходом вещества в новое состояние, влиять на которое мы не способны, - с преодолением большого энтропийного барьера (БЭБ).
Ни разу человечеству не удавалось даже близко подойти к созданию условий для осуществления «искусственного» гравитационного коллапса (создания «чёрной дыры»). Может ли первый же такой эксперимент – если не понимать природы происходящего – привести к катастрофическим последствиям?
На этот и многие другие вопросы есть ответы, связанные с иерархическим пониманием мироустройства, пониманием, которому посвящена эта книга (и вся серия).
Считается, что в Суперколлайдере будут осуществлены условия, близкие к тем, что имели место быть в момент Большого взрыва. Конечно, это дикая чушь.
Во-первых, потому, что Большого взрыва (в том виде, в каком это представляет современная наука) никогда не было – смотри главу книги [6], посвященную космологии.
Во-вторых, потому, что планируемый эксперимент не учитывает в полной мере «закон несохранения энергии» (трансформации материи), о котором шла речь в данном разделе – чуть ранее. В применении к данному моменту это означает, что материя всегда будет стремиться к возврату в устойчивое состояние: разгоняя протоны до высоких скоростей (кинетических энергий), мы неизменно будем получать в результате сначала перевозбужденный барион (короткоживущая, нестабильная частица, аналогичная протону, но с массой на десятки процентов большей), а потом – возврат к протону низкой энергии плюс излучению – для обогрева Вселенной. Если сталкивать два быстрых протона, можно получить в итоге три или четыре «медленных» протона (чтобы добавить их на баланс Вселенной – к уже имеющимся ~1080 штукам) плюс, опять же, избыточное излучение. То есть, кто с протоном пришел, с протоном и остался: если не считать энергии, выброшенной на ветер.
В-третьих, потому, что одна из главных целей Большого эксперимента – обнаружение бозонов Хиггса, существование которых следует из стандартной модели: должно произойти восстановление суперсимметрии при энергиях порядка единиц ТЭВ, вполне доступных Суперколлайдеру. Но в иерархически организованном мире никакого объединения фундаментальных уровней организации быть не может – существует лишь возможность трансформации материи – перехода её на новый уровень организации – через преодоление БЭБ (коллапс). Но, даст Бог, до гравитационного коллапса дело всё-таки не дойдёт: почему – будет ясно из дальнейшего.
В качестве последнего мелкого замечания к «великому» объединению, напомним, что одного из «фундаментальных» взаимодействий, подлежащих объединению с остальными – сильного, внутриядерного – вообще не существует в природе, как особого, выделенного – это всего-навсего гравитационные силы между протонами и нейтронами, действующие в отсутствие сил электромагнитных (вне зоны их действия) – смотри об этом подробнее в главе «Периодическая система материи и пространства».
Конечно, при таком уровне «понимания», возможны всякие неожиданности.
Итак, возможен ли спонтанный гравитационный коллапс? К счастью, это то, чего вообще можно не опасаться: он исключен. Руки не доросли пока до таких свершений у любознательного человечества. Чтобы не углубляться в данную проблему, отошлем читателя к главам «Критическая масса чёрной дыры» и «Физический смысл планковских величин» (раздел «Непрерывный дискретиум…» данной книги), где показано, что гипотетический тяжелый барион (а именно эти частицы рождаются в суперколлайдере), чтобы претерпеть гравитационный коллапс непосредственно в момент своего возникновения (до распада на протоны и другие «нормальные» частицы), должен обладать массой, равной планковской, что соответствует гигантским энергиям (более 10^16 ТЭВ). Напомним, максимальная энергия коллайдера чуть больше 10 ТЭВ, а эффективная – порядка 2 ТЭВ. Конечно, это – мизера!
Что касается реакций термоядерного синтеза, которые маловероятны, но возможны (например, при столкновении протонов, имеющих очень близкие энергии), они – могут иметь место, но их доля в излучаемой энергии в любом случае будет чрезвычайно мала – на фоне огромного «паразитного» излучения Суперколлайдера.
Подводя итоги, можно с уверенностью ответить НЕТ на все вопросы, касающиеся Суперколлайдера:
- возможно ли образование в Суперколлайдере чёрных дыр?
- вероятны ли катастрофы другого рода?
- будут ли получены на Суперколлайдере результаты, которые позволят человечеству сделать шаг вперед – к новому уровню понимания нашего мира?
НЕПРЕРЫВНЫЙ ДИСКРЕТИУМ ПРОСТРАНСТВА-МАТЕРИИ (НДПМ). ФИЗИЧЕСКИЕ СЛЕДСТВИЯ
«Где обнаруживается прерывность, там мы ищем целого; а где есть целое – там действует форма и, следовательно, есть индивидуальная отграниченность действительности от окружающей среды. Иначе говоря, действительность есть некоторая монада, то есть в себе замкнутая (конечно, относительно) неделимая единица». П.А. Флоренский
СИСТЕМНЫЕ ПРЕДПОСЫЛКИ НДПМ
ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОСТРАНСТВА-МАТЕРИИ
И ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ДЛИНЫ
МОДЕЛЬ ГРАВИТИРУЮЩЕГО ПРОТОНА
КРИТИЧЕСКАЯ МАССА ЧЁРНОЙ ДЫРЫ
ФИЗИЧЕСКИЙ СМЫСЛ ПЛАНКОВСКИХ ВЕЛИЧИН
РАСЧЁТ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ДЛИН
ЕДИНАЯ КВАНТОВАЯ ЗАПИСЬ ЗАКОНА ВСЕМИРНОГО ТЯГОТЕНИЯ НЬЮТОНА
И ЗАКОНА КУЛОНА
Прерывность обнаруживается везде, где есть целое.
Действительно, целое, будучи отграничено по мысли П. Флоренского от всего остального мира, и формирует тем самым прерывность, дискретность этого мира.
Но, в то же время, это целое (индивидуальное, количественно определённое) – качественно отличное от внешнего по отношению к нему мира – всегда предстаёт перед ним в форме чего-то непрерывного, неделимого, единичного.
Что же олицетворяет целое – дискретность или непрерывность? Ответить на этот вопрос можно только поняв, что истинно непрерывное (целое) – лишь квазинеделимо, то есть, условно делимо, а «единица» в данном случае есть сумма дробей (элементов), каждая из которых «мнит» себя, в свою очередь, также «единицей» – и на полных на то основаниях, так как эта дробь – элемент «большого целого» - сама являет собой нечто целое – другое целое, не хуже и не лучше первого, но иного уровня организации. И количество таких уровней ничем не ограничено, и нет «выделенных», отмеченных Богом уровней, – все они равноправны в том смысле, что и ниже их, и выше – структурно-информационная бездна – потенциально бесконечное количество «больших ступеней мироздания».
Значит можно переходить к континууму – актуально бесконечному делению пространства и материи?
Отнюдь! Результат деления целого никогда не может быть равен нулю (или точке – в терминах пространства). Он всегда конечен, сколь бы мал он не оказался. Более того, деление целого на элементы не может быть произвольным: делитель всегда задан его элементом. Существенно и то, что деление это должно быть идеальным, мысленным: ведь будучи реализованным, оно «убивает» - лишает целое его эмерджентных свойств – качеств, присущих именно этому целому, но не содержащихся в его элементах. Именно это заставляет говорить о многоуровневой иерархической структуре пространства-материи, о её НЕПРЕРЫВНОМ ДИСКРЕТИУМЕ.
СИСТЕМНЫЕ ПРЕДПОСЫЛКИ НДПМ
«Концепция Гегеля о «духе духа», по поводу которой были сказаны известные слова об «умном идеализме», при материалистическом прочтении являются ни чем иным, как истинной бесконечностью (неисчерпаемостью) иерархий информационных реальностей масс и полей, выступающей в качестве альтернативы дурной бесконечности однородного общемирового фона протяжённости и длительности». Г.В. Чефранов
«Дурная бесконечность однородного общемирового фона протяженности и длительности» - давайте уж называть вещи своими именами – это всем известный – и давно набивший оскомину (всем, кто не потерял чувства меры и вкуса) - КОНТИНУУМ ПРОСТРАНСТВА-ВРЕМЕНИ.
Бесперспективность использования актуально бесконечного деления для интерпретации явлений природы хорошо понимали все философы от Аристотеля с Зеноном до Гегеля, да и после него. Когда-то должно закончиться и сегодняшнее непонимание – временное «континуальное» помутнение научного сознания.
Необходимость отказа от континуума – важнейшая философская предпосылка для перехода к непрерывному дискретиуму пространства-материи. Этот переход позволяет «легализовать» представление о пространстве-материи как о чем-то, обладающем структурой, более того, организованном иерархически. Этим мы впервые придаем взглядам на мир необходимую им системность. Иерархичность пространства-материи при этом непосредственно вытекает из того, что каждый новый фундаментальный уровень организации ее обладает дискретной структурой, вложенной в предыдущую дискрету – элемент структуры предшествующего по сложности уровня организации пространства-материи. При этом, дискрета структуры – это хорошо физически интерпретируемая сущность. По сути, это квантованная пространство-материя – разрешенные уровни (пространственно-энергетические), как раз и задающие характер любого движения.
«Чудесным» образом дискрета структуры является также базой, основой и одновременно объяснением всеобщности волновых свойств материи: для конкретного уровня её организации «разрешены» только те длины волн, которые кратны фундаментальной длине данного уровня (пока не превышают по величине порогового значения – следующей фундаментальной длины). Что касается вещественного мира, который кажется нам «сплошным», лишенным волновой сути – это иллюзия, связанная с тем, что мы не обладаем инструментом, размеры которого были бы сравнимы с длиной гравитационных волн, диапазон которых лежит в области длин, меньших величины элементарных частиц.
Каковы же в итоге фундаментальные основания для признания непрерывного дискретиума единственным адекватным представлением о пространстве и материи?
Их несколько, и все они имеют системный характер. Вот – наиболее значимые из них:
1. Мир в целом – в системном понимании – не может быть описан с помощью континуальных представлений. Континуум, характеризуется, в частности, тем, что «состоит» из актуально бесконечного количества «нулей» (точек), то есть, не имеет структуры – уровней и элементов – а, значит, не может быть представлен своей частью: любая часть актуальной бесконечности идентична самой себе (широко известный «парадокс» теории множеств).
2. Это хорошо понимали древние мыслители. Зенон в своей апории «Стрела» фактически поставил науку перед дилеммой - надо было отказаться:
- либо от континуума (актуально бесконечно делимого пространства),
- либо от формальной логики с её неукоснительным законом исключенного третьего [7,8].
Парадокс был достаточно легко понят и разрешен Аристотелем в пользу формальной логики – с полным отказом от использования где бы то ни было в науке актуальной бесконечности. То есть ещё Аристотель «наложил вето» на континуум – в современной терминологии. Подробнее смотри главу «Философия движения» в первой книге данной серии [7].
3. Третьей важнейшей предпосылкой НДПМ необходимо считать представления о непрерывности Георга Кантора: его «аксиома непрерывности», основанная на неограниченной последовательности отрезков-дискрет, вложенных друг в друга, по сути является первой «презентацией» непрерывного дискретиума пространства.
Концепция непрерывности Кантора тем ценнее, что позволяла поставить точку в проблеме Зенона-Аристотеля: непрерывный, иерархически организованный дискретиум (в отличие от простого, одноуровневого дискретиума, на котором остановились Зенон и Аристотель) – единственно корректная альтернатива континуальному представлению о непрерывности, полностью и безоговорочно дискредитированному Зеноном-Аристотелем.
4. Следующим толчком к принятию НДПМ в качестве основы всего миропонимания, служат представления об иерархической организации нашего мира, углубляющиеся с развитием науки. Это, в первую очередь,
- системное понимание эволюции, как развития, связанного с возникновением все новых иерархических уровней организации материи;
- разрушение линейных, одноуровневых, обратимых («классических») представлений о мире, по сути, основанных на механике вещественных объектов и всё ещё рождающееся (уже больше века) окончательное понимание того, что вакуум, свободное ЭМП, вещество и мир чёрных дыр – суть разные фундаментальные уровни иерархической организации материи – в ряду других, пока неизвестных науке.
5. Пониманием, непосредственно и однозначно подводящим к НДПМ, является и вся современная синергетика с её огромным системным потенциалом: пониманием бестраекторности эволюционного движения, негладкости (нелинейности), многоуровневости и необратимости нашего мира. Самоорганизация и коэволюция, как сосуществование различных «темпомиров» - сложных структур, развивающихся в разных темпах - (по Е.Н. Князевой и С.П. Курдюмову [9]) и есть отражение иерархически организованного мира, в чем у нас ещё будет возможность убедиться.
6. Наконец, нельзя не упомянуть о фрактальности нашего мира – о масштабном подобии разных по сути (уровню организации) объектов и явлений. Эта фрактальность – подсказка иерархического мира о своих дискретности, многоуровневости и непрерывности одновременно. То есть, о свойствах, объединяемых лишь в рамках непрерывного иерархически организованного дискретиума пространства-материи.
Однако, несмотря на очевидные и безусловные преимущества НДПМ перед континуумом в деле адекватного описания мира, преимущества, представленные выше, ему еще только предстоит занять свое законное место в естествознании. А пока – без всяких на то оснований – в физике «царствует» континуум – бесструктурная кромешность, не способная в связи с этой бесструктурностью ни к самодвижению, ни к «поддержанию» движения в себе.
Переходя от предпосылок к следствиям, заметим, что именно они и заставят в конце концов научную общественность понять и принять НДПМ в качестве основы современного миропонимания.
Главное и, одновременно, лежащее на поверхности следствие НДПМ – это наличие фундаментальных уровней организации пространства-материи и связанных с ними фундаментальных длин, полностью определяющих характер движения, присущего данному уровню.
Именно об этом – следующая глава, где более подробно будет представлено то, о чем уже не раз говорилось в данной книге и в других книгах серии.
ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОСТРАНСТВА-МАТЕРИИ
И ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ДЛИНЫ
«Рассмотрим квантовые и релятивистские условия (E=h; и E = mc;), представляющие собой фундаментальную основу всех физических наук. Мы не берёмся объяснить смысл этих соотношений. Он для нас мало понятен. Ни одна теория не в состоянии объяснить, почему эти соотношения именно такие, и как их можно понять. Эти тождества: энергия ; масса ; частота с точностью до двух констант (c и h) – итог всех законов физики и их невозможно вывести из какой-либо теории или модели…Смысл этой «троицы» всё ещё находится в глубокой тайне». Л. Бриллюэн
Короче, «тайна сия велика есмь…». Там же Бриллюэн, казалось бы, противореча себе, тянет за единственную путеводную нить, заявляя: «Это не результат, а исходный пункт нашего мышления» [10,с.55-56].
Действительно, это исходные положения, их нельзя вывести, но это не значит, что их нельзя понять. Более того, и вы в этом сейчас убедитесь, соотношения эти предельно ясны, даже прозрачны, если смотреть на них системно, исходя из концепции иерархически организованного дискретиума пространства-материи.
Что есть соотношение
E = mc^2 (17)
(математически правильнее: E = c^2m, ведь c; - всего лишь константа, коэффициент пропорциональности).
Это ни что иное, как констатация единства материального мира, уяснение связи между двумя фундаментальными уровнями организации материи: уровнем свободного ЭМП, материальной мерой которого является энергия E , и уровнем вещественного мира, где мерой материи выступает масса m.
Величина 1/c^2 при этом является своего рода коэффициентом трансформации материи нижнего уровня организации (свободного ЭМП) в верхний (вещество), или в обратном направлении (величина c^2), где c - универсальная (в определённом смысле, единственная) скорость в дискретном пространстве вещественного мира:
C = LфВМ / tф , (18)
где LфВМ - фундаментальная длина гравитационного поля (дискрета вещественного мира),
tф - фундаментальное время: временная дискрета, общая для всех уровней организации материи (подробнее об этом написано в книге [6] и в следующем разделе этой книги).
Что представляет из себя формула
E = h*(ню) ? (19)
Она являет нам единство материи и пространства – не более и не менее! То единство, о котором написана, по сути, вся эта книга и которое игнорируется современной наукой до настоящего времени, ибо подменено неким суррогатом: пространством-временем теории относительности [6]. Но вернёмся к формуле (19). Чтобы уяснить её диалектическую основу, нам придётся выразить частоту (ню) через длину волны L. Эта длина – мера пространства – не произвольна: она в определённом смысле задана структурой пространства-материи, конкретной формой движения данной материи и сама, в свою очередь задает меру материи, а именно: энергию элементарного волнового процесса. Подставляя в (19)
L = c/(ню) , (20)
получим
E = hc/L (21)
или
M ~ h/(cL) (22)
В выражениях (21) и (22) материя представлена своей мерой (соответственно, энергией или массой), а пространство – своей мерой (длиной волны), и меры эти обратно пропорциональны (противоположны) друг другу, что является выражением двухполярности диалектических противоположностей.
Если вы принимаете диалектичность, двухполярность пары пространство-материя, формулы (21) и (22) кажутся вам очевидными, не нуждающимися в более подробном уяснении, прозрачными до тривиальности. Если идти далее, эти выражения могут быть записаны симметрично относительно меры материи (E, m) и меры пространства (L):
E · L = hc (23)
m · L ~ h/с
Здесь мы вплотную приближаемся к интерпретации принципа неопределённости Гейзенберга через единство пространства-материи. Но вернёмся к фундаментальным величинам.
Любая длина волны может быть представлена, как
L = n·Lф , (24)
где Lф – фундаментальная длина – дискрета соответствующего уровня организации (все остальные – не кратные ей - длины волн запрещены!);
n - натуральное число;
а любая энергия (или другая мера материи – в зависимости от уровня её организации), как
E = Eф/n , (25)
где Eф – фундаментальная энергия – максимальная дискретная порция энергии данного уровня организации материи, связанная с Lф - фундаментальной длиной; тогда соответствующая формула (23) может быть записана:
Eф · Lф = hc . (26)
Формула (26) кроме диалектического единства противоположностей – пространства и материи – выявляет и фундаментальность величин Lф и Eф – как минимум, равную фундаментальности постоянных в правой части этого равенства – скорости света и постоянной Планка.
Возвращаясь к соотношениям (24) и (25), заметим, что они также носят явно выраженный информационно-дискретный характер: информационная суть (основа, матрица, структура) пространства-материи отражается в них таким образом, что любой дискретный материально-пространственный объект, например, свободного ЭМП, исчерпывающим образом определяется своим числом n (своего рода номером от 1 до числа Nmax, определяющего полный масштаб соответствующего уровня организации материи).
Как здесь не вспомнить Пифагора, придававшего (интуитивно) числам мистическую, сущностеобразующую силу!
Другими словами, смысл формулы (19), искомый Бриллюэном, заключается
- в диалектичности, неразъёмности пары пространство-материя;
- в информационности этого пространства-материи, в наличии у этой пары структуры (матрицы), задающей её свойства – уровень (подуровень) организации.
Подводя итоги, отметим: первое «тождество по Бриллюэну» (энергия ~ массе) – лишь констатация материального единства нашего мира, многоуровневого, иерархически организованного. Но это – не тождество: иерархические уровни нетождественны друг другу – между ними существует межуровневая нелинейная фрактальная симметрия (ФС), и формула (17) как раз и выражает математически факт существования ФС между уровнями свободного ЭМП и вещественного мира (ВМ), факт наличия БЭБ (Большого энтропийного барьера) между фундаментальными уровнями. Как показано в главе «Свет и Вещество» [6], свободное ЭМП представляет из себя независимый (квазиизолированный) уровень организации материи.
Что касается второго «тождества Бриллюэна» - формулы (19) и вытекающих из неё (21),(23) и (26) – оно раскрывает диалектические единство и противоположность пространства и материи, объединяя их в одно целое, вскрывая одновременно их информационную сущность, задаваемую их структурой – через фундаментальную длину данного уровня.
Напомним, что некоторые физические выводы из концепции иерархически организованного мира, элементами которого являются фундаментальные уровни организации пространства-материи и фундаментальные длины, уже были представлены в главе «Периодическая система материи и пространства»:
1. О избыточности «сильных» и «слабых» взаимодействий.
2. О связи фундаментальной длины ЭМП, диаметра ядра атома и максимального количества нуклонов в ядре.
3. О роли и месте «бозонных резонансов» в общем ряду элементарных частиц, вытекающих из дискретных (разрешённых) уровней энергий «тяжёлых фотонов» и нелинейного взаимодействия их между собой.
В заключении напомним: наш мир не ограничен вещественным уровнем и свободным ЭМП – это всего лишь наиболее близкие и оттого понятные (пусть и не до конца) проявления сути нашего мира – большие ступени эволюции пространства-материи. Есть и другие уровни: ниже свободного ЭМП лежит бездна уровней, которые можно в совокупности условно назвать «доэнергетическими». Наиболее доступен нашему пониманию верхний из них, тот, который мы привыкли называть вакуумом. Мерой материи на этом уровне служит уже не масса, не энергия, а мера одной из доэнергетических форм организации материи – назовём её «Доэнергией». Чтобы представить, что из себя представляет эта «Доэнергия», вообразите два фотона равной энергии, но противоположной фазы (очевидно, их существование должно быть столь же тривиально, как существование электрона и позитрона). Труднее вообразить, что эта пара фотон – антифотон, обитающие в свободном ЭМП, то есть, недоступные нашему взгляду, вдруг встречаются. Происходит интерференция – аннигиляция этих фотонов – не уничтожение материи, а переход её на более низкий организационный уровень: в данном случае на доэнергетический. Косвенными подтверждениями доэнергетических форм материи, являются все процессы, сопровождающиеся дефектом энергии (аналогичным дефекту масс вещественного мира): это и рассмотренные в предыдущей главе процессы образования бозонных резонансов и, возможно, хорошо известные процессы, связанные с образованием нейтрино, которые сами по себе вполне могут представлять из себя частицы, принадлежащие доэнергетическому уровню организации материи (будучи своего рода, реальным воплощением эфемерных «дефектов энергий»).
Выше вещественного уровня также лежит потенциально бесконечное число высших уровней организации материи, которые условно можно назвать «поствещественными». Ближайший к нам уровень – мир чёрных дыр (ЧД). Мерой материи на этом уровне является уже не масса, как в мире вещественном, а некая «Постмасса». Когда нейтронная звезда, набрав массу, большую критической, претерпевает коллапс (явление, обратное аннигиляции – переходу БЭБ вниз), - вещество исчезает, происходит трансформация материи на более высокий, поствещественный уровень организации пространства-материи, мерой материи на котором и будет являться «Постмасса».
Уместно будет в связи с этим заметить, что, поскольку материя, находящаяся на разных уровнях своей организации, не взаимодействует (уровни квазиизолированы) – за исключением случаев преодоления БЭБ (коллапса – поглощения и аннигиляции - излучения), наличие ЧД в нашем мире может быть обнаружено только по двум явлениям:
- исчезновение массы – с обязательным уменьшением ГП в этой области и соответствующим изменением траекторий близлежащих объектов;
- «выплеск» масс, возникновение вещественных объектов, сопровождающееся вариацией ГП (обратной первому случаю): мир ЧД должен так же естественно «излучать» вещество, как вещество излучает свет.
МОДЕЛЬ ГРАВИТИРУЮЩЕГО ПРОТОНА
Итак, вещественный мир – всего лишь ступенька в бесконечной лестнице мирозданья, ничем выдающимся не отмеченная. Но для нас – это единственный уровень организации пространства-материи, доступный наблюдению изнутри. Все остальные уровни отделены от нас БЭБ. Соседние уровни (свободное ЭМП и поствещественный мир) отделяет от нас «всего лишь» по одному БЭБ, более далекие от нас уровни ещё менее доступны для нас, ибо лежат за двумя и более большими энтропийными барьерами.
Что же лежит в основе вещественного мира? Протон! Всё вещество состоит из протонов, качественно определяется их количеством в ядре атома. Не поняв этой основы, мы не поймём и того уровня пространства-материи, частью которого мы сами являемся.
Любое понимание начинается с вопроса. Зададим, может быть, неожиданный. Почему в физике присутствуют две постоянные Планка» h и ћ? Первая используется исключительно тогда, когда речь идет о свободном электромагнитном поле (ЭМП). Вторая применяется в связи с веществом (гравитацией), в том числе и в связи с поглощением веществом электромагнитного поля. Величины h и ћ связаны между собой через множитель 2;, как периметр и радиус окружности. Этих двух фактов достаточно, чтобы сделать определенные выводы.
По-видимому, наличие двух постоянных Планка связано с различием двух форм движения – ЭМП и ГП (гравитационного поля).
Различие это может быть основано на том, что ЭМП сопряжено с вращением «сгустка материи» вокруг центра (модель фотона), а ГП – с радиальной пульсацией «сгустка материи» (модель протона).
Отметим, что такое предположение подтверждает представления о поперечном характере ЭМП и дает основание предположить, что ГП имеет продольный характер. Перейдем к более подробному рассмотрению модели гравитирующего протона. Итак, это пульсирующий шарик. Будет ли эта модель устойчивой, если предположить, что здесь имеет место моноволна: «сгусток материи» сферической формы «бегает» от центра к периферии и обратно?
Вряд ли. Такая волна должна либо убежать в бесконечность, либо сколлапсировать, образуя некую сингулярность в центре – у такой волны нет регуляторов-ограничителей, задающих устойчивость движения и его цикличность. Как уже говорилось, все колебательные процессы двухполярны, а это возможно в данном случае лишь, если пульсации протона состоят из двух встречных волн: в то время как одна бежит к центру, другая движется навстречу ей, к периферии. Встречаясь и минуя друг друга, они начинают замедляться, чтобы, достигнув крайних положений, начать снова двигаться навстречу. Образуется своего рода радиальный колебательный контур.
Каков радиус протона в такой модели?
Как ни странно, их будет два – максимальный rр, когда одна из двух волн максимально удалена от центра, и минимальный (он же средний для каждой из длин волн) rр/2, когда волны встречаются посредине между периферией и центром, двигаясь в противоположных направлениях.
Второй естественно возникающий вопрос, – какова длина волны рассматриваемых колебаний? Каждая из волн за цикл пробегает расстояние от периметра до центра и обратно, то есть, ее длина волны равна 2rр. Но волн две, они действуют параллельно, значит, в сумме образуют колебание, длина волны которого меньше вдвое, чем длина каждой из них, то есть равна rр (частота колебаний удваивается).
Наконец, как определить rр?
Для этого попытаемся установить некое соответствие между гипотетическими моделями протона и фотона и их энергиями. Предположим, пульсации в протоне стали затухать, а их энергия постепенно переходить в энергию вращения вокруг центра. Поскольку оба радиально колеблющихся сгустка колеблются около сферы с радиусом rp/2, она и будет определять размеры частицы после того, как радиальные колебания полностью прекратятся, трансформировавшись во вращательное движение.
То есть длина волны электромагнитных колебаний такого «эквивалентного» протону фотона и, соответственно, его энергия будут равны
; = 2; ; rp /2 = ;; rp, (27)
Е = h ; с/; = mpс; . (28)
Радиус протона rp, а, значит, и длину волны его гравитационных колебаний ;ГПр можно вычислить, подставляя (27) в (28):
rp = ;ГПр = h/(;mpс) = 2ћ/ (mpс) = 4,206 ; 10-16 м . (29)
Обобщая полученный результат на любую гравитирующую (создающую ГП) массу m, получим
;ГП = 2ћ/(mс) . (30)
Сравнивая с аналогичной формулой для ЭМП (;ЭМП = hс/Е = h/mс), видим, что кроме ожидаемых отличий (h, ћ), формула для длины волны гравитационного поля содержит в числителе коэффициент, равный 2. Это, видимо, следует приписать особенностям продольных (радиальных) колебаний, когда движение меняет направление в течение одного периода.
В заключение приведем данные вычисления плотности протона:
;р = mр/(4/3;; rp;) = 3m4рс;/(32;ћ3) = 5,366;1018 кг/м; (31)
Зачем это нам нужно, и сколь принципиальны полученные данные, станет ясно далее. Заметим лишь, что вычисленная плотность протона является фундаментальной величиной. Это предельная, максимальная плотность, встречающаяся в ВМ дважды – на границах его области абсолютной устойчивости, характеризующихся массой протона и критической массой нейтронной звезды соответственно.
КРИТИЧЕСКАЯ МАССА ЧЁРНОЙ ДЫРЫ
Существует диапазон абсолютной стабильности гравитационного поля (масс), где уже невозможно существование ЭМП (неприемлемо велика для этого должна быть энергия фотона), но еще невозможен гравитационный коллапс (образование черных дыр – поствещественного состояния материи). Снизу по массе этот диапазон ограничен массой протона, сверху минимальной (критической) массой, при которой возможен гравитационный коллапс (mЧД).
Оказывается, с использованием результатов, полученных выше, mЧД может быть легко вычислена.
Действительно, известно, что любой объект, имеющий массу m неизбежно сколлапсирует, превратится в черную дыру при достижении им гравитационного радиуса rг и соответствующей ему плотности ;г
rг = 2Gm/с; (32)
;г = 3с6/(32 ;m;G;) , (33)
где G – гравитационная постоянная.
Почему же вещественные объекты не спешат превращаться в черные дыры?
Дело в том, что для небольших масс гравитационные радиусы столь малы, что соответствуют чудовищным плотностям, несуществующим в нашем вещественном мире. Так, протону, чтобы сколлапсировать, надо сжаться в диаметре еще в 1,6937;1038 раз (вспомните это число! Оно равно К02!), приобретя запредельную плотность, выражающуюся единицей с 133 нулями.
Однако, с ростом масс необходимые для коллапса плотности постепенно снижаются. Когда же наступает предел – «разрешение» на коллапс? Очевидно, когда ;г снизится до максимальной реально существующей в вещественном мире плотности. То есть, до плотности протона, вычисленной нами ранее (31). Встречаются ли в природе (ВМ) плотности, близкие к плотности протона? Да, встречаются. Таковы плотности ядер атомов тяжелых элементов. Но их масс тоже совершенно недостаточно для гравитационного коллапса. Но плотности, близкие к плотности протона, имеют также нейтронные звезды. Вот их-то массы и ограничены сверху критической массой, массой, при которой впервые становится возможным гравитационный коллапс – при реальных (для ВМ) плотностях (;р).
Приравнивая (31) и (33), получим
mЧД = ;(с; ћ; /G; ) /mр; . (34)
Вспомнив, что планковская масса
mпл= ;(сћ/G) , (35)
упростим выражение (34):
mЧД =mпл;/ mр; = к0; mпл = к0; mр = 3,68691;1030кг (36)
где к0 = 1,3014;1019– универсальный коэффициент масштаба, равный отношению планковской массы к массе протона,
к02 = 1,6937;1038 – масштаб мира ЭМП,
к03 = 2,2042;1057 – масштаб вещественного мира, другими словами, диапазон масс, диапазон длин волн (частот) гравитационного поля, соответствующий области абсолютной устойчивости вещественного мира.
Соотнеся с массой Солнца (МС) полученное число - критическую массу нейтронной звезды – минимальную массу, при которой возможен ее гравитационный коллапс, то есть, превращение в черную дыру, получим:
mЧД =1,85365 МС. (37)
Полученное значение критической массы нейтронной звезды в наибольшей степени соответствует тому, что мы знаем о нейтронных звездах и их возможном коллапсе. Однако, существует один нюанс, о котором необходимо сказать. Возможно, при определении mЧД необходимо учитывать факт неполного заполнения пространства шарами (как мы это уже делали в первой главе применительно к ядрам атомов тяжелых металлов). В этом случае реальная плотность нейтронной звезды меньше плотности протона и равна ; 0,74;р, в результате чего критическая масса будет ; в 1,163 раза (в ;(1/0,74) больше, чем вычисленная ранее. При этом mЧД ; 2,155 МС. Какое из вычисленных значений mЧД окажется истиной, покажет практика.
Таким образом, мы можем сделать некоторые выводы:
1. Впервые, исходя из общих, хорошо известных физических соображений и предложенной модели протона, вычислены радиус протона, его плотность и – на их основе – критическая масса – минимальная масса черной дыры, численное значение которой (1,85365 масс Солнца) хорошо согласуется с известными данными.
2. Исходя из полученного значения mЧД, вычислен масштаб вещественного мира, равный кубу универсального коэффициента масштаба к0, в то время как масштаб мира ЭМП, вычисленный ранее, был равен его квадрату (к02).
3. Напомним, что универсальный коэффициент масштаба к0 равен отношению планковской массы к массе протона, а его квадрат к02=1/;G, где ;G – гравитационная постоянная тонкой структуры (равная G; mр;/ћс [4]).
4. Коэффициент к0 не лишен, как известно, и более глубокого физического смысла: его квадрат равен к02 = (1/;) ; (Fкул/Fграв), где Fкул и Fграв – соответственно кулоновская сила отталкивания и гравитационная сила притяжения, действующие между двумя протонами, ; – постоянная тонкой структуры (см. ранее главу «Масштабы нашего мира и загадка больших чисел»).
5. Планковская масса делит диапазон устойчивых масс (масштаб) вещественного мира на две части, относящиеся как один к двум (в логарифмическом масштабе). Это, хотя и не проясняет физического смысла mпл, но подтверждает ее особое место в нашем вещественном мире.
ФИЗИЧЕСКИЙ СМЫСЛ ПЛАНКОВСКИХ ВЕЛИЧИН
Как было сказано только что, планковская масса mпл делит масштаб вещественного мира, равный к0; на две части в соотношении один к двум, другими словами
к0 = mпл / mр
к02 = mчд / mпл , (38)
где к0 - универсальный коэффициент масштаба;
mр - масса протона;
mчд - минимальная масса чёрной дыры.
В предыдущей главе также показана связь плотности протона (ро)р с mчд . Все гравитирующие элементарные частицы с массой, большей mр (речь идет о тяжёлых барионах) неустойчивы, так как, согласно модели, описанной ранее, их плотность всегда будет больше предельно допустимой для частиц (плотности протона). Но их неустойчивость связана не с гравитационным коллапсом (для него их плотности совершенно недостаточны), как у mчд , а с распадом на другие более легкие элементарные частицы. Тем не менее, экспериментально обнаруживаются всё более и более тяжёлые барионы. Существуют ли принципиальные ограничения в этом процессе? Да, существуют. Дело в том, что с ростом массы гравитирующей элементарной частицы её радиус уменьшается, а плотность растёт:
r = 2; / mc (39)
; = 3 m4с3 /32 ;ћ3 (40)
(смотри аналогичные выражения для протона (29),(31)).
С другой стороны, с ростом массы частицы её гравитационный радиус rг растёт, а плотность гравитационного коллапса ;г падает - в соответствии с соотношениями
(32) и (33).
Таким образом, при какой-то критической массе частицы она вообще не сможет образоваться, так как сразу «провалится» в гравитационный коллапс. Какова эта масса, можно определить, приравняв выражения (39) и (32) (или (40) и (33) – результат будет один и тот же) и решить полученное уравнение относительно m. Этот результат равен планковской массе:
m = ;(ћс/G)= mпл (41)
То есть, физический смысл планковской массы заключается в том, что это максимальная масса гипотетической элементарной частицы (гравитирующего бариона), соответствующей модели, ранее приведённой в этом разделе, при которой эта частица, неустойчивая изначально, при своем возникновении сразу ведет себя не как обычный барион (который распадается на менее массивные частицы), а вообще перестаёт быть объектом вещественного мира: сразу коллапсирует в чёрную дыру. Другими словами, такая частица – это резонанс пространства-материи, минующий фазу вещественного состояния материи.
Чтобы вычислить радиус такой частицы r надо подставить m из выражения (41) в (39) или (33):
r = 2;Gћ/c; = 2;пл , (42)
где ;пл – планковская длина.
Поскольку в модели гравитирующего бариона присутствует ещё одно значение радиуса, соответствующее минимальному объему (r/2), это значение радиуса будет в точности равно планковской длине.
Плотность рассматриваемой частицы равна:
; = 3с5 /(32; ; G; ћ) = ;пл ·3/32; =1,5393·1095 кг/м;, (43)
где ;пл = с5/ (G; ћ) =5,158·1096 кг/м; – общепринятое значение планковской плотности, плотность кубика с массой mпл и длиной ребра, равной ;пл .
Однако, в природе практически не встречаются тела кубической формы, зато в изобилии присутствуют сферические – от нуклонов до планет, от звезд до Метагалактики. Представляется, что физическая величина – планковская плотность, должна быть связана с физической формой природных объектов, самой естественной из которых является сфера. Конкретно планковская плотность вполне может быть связана с плотностью особенной, резонансной гравитирующей частицы, описанной выше.
В момент максимального сжатия (минимального объема) гравитирующей частицы, рассматриваемой нами, её плотность увеличится в 8 раз и станет равной
; = 3с5/(4;G;ћ) = ;пл·3/(4;) = 1,2314·1096кг/м;, (44)
Представляется, что полученная в (44) величина и является настоящей планковской плотностью, так как это - характеристика «планковской частицы», описанной выше: плотность шарика с радиусом, равным планковской длине.
Заметим также, что соотношение между радиусом r (плотностью ;) этой частицы и радиусом (плотностью) протона равны
r/ rр = 1/к0 (45)
; / ;р = к04 ,
где к0 - универсальный коэффициент масштаба.
Показательно, что какие бы характерные величины мы не начали сравнивать – массы, длины волн, радиусы частиц, их плотности, всегда в результате получаем выражения, связывающие их между собой через универсальный коэффициент масштаба или его степень.
РАСЧЁТ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ДЛИН
Согласно [21,с.834] «фундаментальная длина (элементарная длина) – гипотетическая универсальная постоянная размерности длины, определяющая пределы применимости фундаментальных физических представлений – теории относительности, квантовой теории, принципа причинности». Это определение фактически постулирует дискретность нашего мира, структуры его пространства-материи и движения. Однако, оно непоследовательно, ибо постулирует одну единственную фундаментальную длину, не учитывая многоуровневости нашего мира, его иерархической организации [6,7]. Из их учёта проистекает непреложный вывод о том, что каждый фундаментальный уровень самоорганизации материи (в первую очередь, это электромагнитное поле (ЭМП) и вещество) имеет свою дискрету, свою фундаментальную, элементарную длину, связанную с пределом существования соответствующих волн (полей). Проще говоря, существует дискрета, короче которой электромагнитные волны не могут существовать в принципе, а фотоны с близкими к пределу энергиями будут терять устойчивость и стремиться к «коллапсированию» в частицы с ненулевой массой покоя, то есть переходить на новый уровень организации материи.
Но, как было показано в первом разделе той книги (в главе «Фундаментальная длина ЭМП…»), существует две характерные длины ЭМП: фундаментальная (;фЭМП) и минимальная длина волны (;minЭМП), причем минимальная длина волны в два раза больше фундаментальной длины. Это диктуется тем, что фундаментальная длина являет собой абсолютный физический предел (как и математический, он никогда не может быть реализован), связанный с массой протона и эквивалентной ей энергией гипотетического фотона, длине волны которого ;фЭМП и соответствует. Но, представляется очевидным и то, что такой гипотетический фотон, длина волны которого равнялась бы ;фЭМП, не может существовать, как стабильный материальный объект, - его место на единой шкале масс-энергий уже прочно занято протоном. Здесь мы как бы обобщаем фундаментальный закон природы - принцип Паули, сформулированный, как известно, исключительно для фермионов, частиц с полуцелым спином, и запрещающий им одновременно находиться в одном квантовом состоянии. Обобщаем, запрещая фермионам и бозонам находиться в одном энергетическом состоянии, обладать эквивалентной друг другу энергией и массой…
Но вернемся к фундаментальной длине ЭМП. Фактически, это элемент идеальной структуры ЭМП. Или, другими словами, все длины электромагнитных волн, способных реально существовать в нашем мире, распространяться в пространстве, должны соответствовать структуре свободного ЭМП, то есть, должны быть кратными ;фЭМП. Именно поэтому эта длина и названа фундаментальной.
Чему же равна реально существующая минимальная длина волны ЭМП - ;minЭМП? Она равна двум ;фЭМП: как мы только что уяснили, ни меньше, ни больше минимальная длина волны ЭМП быть не может.
Как же связаны ;фЭМП и ;minЭМП с размерами протона? Весьма предсказуемо! Как было ранее показано в этом разделе, пульсирующая модель протона характеризуется двумя радиусами – минимальным (rp/2) и максимальным (rp). Говорилось уже и о том, что реалии ЭМП и вещественного мира разделяет (соединяет) коэффициент-множитель, равный 2;. Этот коэффициент связывает с одной стороны (физической) две постоянные Планка (h и ћ), а с другой (геометрической) – периметр окружности с её радиусом.
Таким образом, два характерных радиуса протона и определяют наши константы ЭМП:
;фЭМП = 2; (rp/2); 1,3214·10-15 м
} (46)
;minЭМП = 2; ·rp ; 2,643·10-15 м
Если фундаментальная длина ЭМП определяется достаточно легко, с фундаментальной длиной гравитационного поля (ГП), вещественного мира ;фВМ всё не так ясно. Дело в том, что найденная ранее критическая масса mЧД - это минимально возможная масса вещества, которая в условиях нашего вещественного мира уже может сколлапсировать в чёрную дыру. Другими словами, это нижняя граница буферной зоны ВМ - ЧД. Нам же для определения фундаментальной длины ;фВМ необходимо знать, какова максимальная компактная масса вещества mmax, ещё способная существовать, не коллапсируя в чёрную дыру. Действительно, если mЧД превышает массу Солнца менее чем в 2 раза, существуют звёзды (не нейтронные, естественно) и другие компактные вещественные объекты (например, скопления межзвёздного вещества), во много раз превышающие массу Солнца. То есть, существует некая буферная зона ВМ – ЧД, диапазон количества материи (масс в нашем случае), где могут существовать как вещественные объекты с m < m max, так и чёрные дыры (с массой > mЧД).
Определить mmax - верхний предел буферной зоны ВМ – ЧД (нижний предел абсолютного царства чёрных дыр) напрямую, как говорится, «в лоб», в настоящий момент не представляется возможным. Поэтому предпримем обходной маневр:
1.У двух буферных зон ЭМП – ВМ и ВМ – ЧД имеется ясная аналогия, а именно, плотность протона ;р (верхняя граница буферной зоны ЭМП - ВМ) и плотность минимальной чёрной дыры ;ЧД (нижняя граница буферной зоны ВМ - ЧД) оказались равны между собой. Предположим, исходя из этого, что плотности, характерные для нижней границы буферной зоны ЭМП – ВМ и верхней границы зоны ВМ – ЧД также равны.
2.Определим плотность, соответствующую нижней границе зоны ЭМП – ВМ, как плотность электрона, исходя из модели гравитирующей частицы, приведенной ранее (31):
;е = 3mе4с3/(32;ћ3)=4,7208 · 105 кг/м3 (47)
Приравняв последнее выражение к выражению (33) для плотности гравитационного коллапса, найдем значение массы, соответствующей этим плотностям (верхней границе буферной зоны ВМ - ЧД):
mmax = (;(с3ћ3/ G3))/m2е = m3пл /m2е (48)
или
mmax ; 1,243 ·1037 кг ; 6,25 ·106 Мс, (49)
где Мс – масса Солнца.
Из выражения (30) определим и фундаментальную длину вещественного мира (гравитационного поля), как:
;фВМ = 2ћ/ (mmax ·c) ; 5,66 ·10-80 м. (50)
В заключение сравним полученные предельные для ВМ значения mmax и ;фВМ соответственно с массой протона mp и фундаментальной длиной свободного ЭМП. Подставив в (48) выражение mпл=K0mp, полученное из соотношения (3), имеем:
mmax = К30m3р /m2е (51)
или
mmax /mр= К30 ·(mр /mе)2= К30 · (К'0), (52)
где (К'0) - коэффициент масштаба буферной зоны ВМ – ЧД, равный квадрату отношения масс протона и электрона.
Отсюда мы можем определить полный масштаб вещественного мира, как
КВМ= mmax /mе= К30 ·(mр /mе)3= К30 · (К'0)3 ;1,364· 1067, (53)
где К30, как мы уже знаем, масштаб вещественного мира (его области абсолютной устойчивости – от mр до mЧД);
(К'0)3 - результирующий множитель, определяющий полный совокупный масштаб двух буферных зон, примыкающих к области абсолютной устойчивости ВМ: К'0= mр /mе - характеризует масштаб буферной зоны ЭМП – ВМ, а (К'0)2 - масштаб буферной зоны ВМ – ЧД. Для справки: К'0 ; 1,836 ·103; (К'0)3 ; 3,371 ·106; (К'0)3 ;6,189 ·109.
Необходимо сравнить также и фундаментальную длину ;фВМ с ;фЭМП .
Согласно (46) и с учетом (29) имеем:
;фЭМП = 2;ћ/(mрс)= h/ (mрс) , (54)
Согласно (50), с учетом (53)
;фВМ= 2ћ/(mmax·с)= 2ћ/ (с·me·K30(K'0)3) (55)
Тогда их отношение равно (с учетом того, что mр /mе = К'0):
;фЭМП/;фВМ= ;·K30(K'0)2, (56)
что соответствует величине 2,33· 1064.
То же число получается и при непосредственном сравнении результатов, представленных в выражениях (46) и (50).
Кроме огромной количественной разницы между фундаментальными длинами, формула (56) позволяет сделать вывод и о их безусловной несоизмеримости (отношение содержит число ;).
В заключение необходимо заметить, что казалось бы неожиданные результаты, представленные в этом разделе, особенно в части малости ;фВМ , имеют мощную логическую поддержку, а достаточно рискованные предположения часто находят неоспоримое подтверждение в своих следствиях.
Что касается практических аспектов, то именно чрезвычайно малая величина ;фВМ заставляет нас в реальности воспринимать наш вещественный мир как непрерывный, почти сплошной, в то время, как мир ЭМП давно ассоциируется у нас с квантовым характером, особенно в своей коротковолновой части. Наконец, предстоит еще понять, не является ли осознание дискретности мира гравитации первым необходимым шагом на пути к новым представлениям не только о гравитационном поле, но и всем иерархическом мире в целом.
ЕДИНАЯ КВАНТОВАЯ ЗАПИСЬ ЗАКОНА ВСЕМИРНОГО ТЯГОТЕНИЯ НЬЮТОНА
И ЗАКОНА КУЛОНА
Уже много раз говорилось, что между всеми фундаментальными явлениями нашего мира существует некоторое нелинейное подобие, названное нами фрактальной симметрией.
В данном случае речь пойдет о хорошо известном и достаточно явном сходстве двух законов – закона всемирного тяготения (ЗВТ) Ньютона и закона Кулона для сил статического взаимодействия между двумя электрическими зарядами:
FG=G·m1·m2/(r21)^2 (57)
Fq=(1/4;;0)·q1·q2/(r21)^2 (58)
Покажем, что оба эти закона могут быть выражены одной формулой, если параметры, характеризующие взаимодействие между двумя телами, будут определены через планковские величины (Fпл, mпл, ;пл, qпл - планковские: сила, масса, длина и электрический заряд, соответственно).
Напомним, что
Fпл = с4/ G
mпл = ;(ћc/G) (59)
;пл=;(hG/c3);
qпл=;(4;ћ;0c).
Тогда единая запись будет выглядеть, как
FG,q=Fпл·N1·N2/L212, (60)
где L12 = r12/;пл ,
а N1,2=m1,2/mпл (для закона Ньютона)
и N1,2=q1,2/qпл (для закона Кулона).
Справедливость выражения (60) легко проверяется подстановкой, и мы не будем на этом останавливаться. Что же, кроме демонстрации фрактальной симметрии между явлениями гравитации и электростатики, являют эти результаты?
Покажем далее, что представленная нами формула, обобщающая законы Ньютона и Кулона… некорректна, и некорректность эта проистекает не из логики её вывода (там всё строго и точно), а из некорректной континуальности самих законов Ньютона и Кулона. Эти законы не учитывают дискретности нашего мира, наличия в нем разделенных между собой фундаментальных уровней организации и соответствующих им фундаментальных длин! Вернуть корректность формуле (60) - значит ограничить диапазон изменения пространственно-материальных параметров их естественными пределами. Так, масса имеет диапазон абсолютной устойчивости, ограниченный снизу массой протона mр, а сверху критической массой чёрной дыры mЧД с коэффициентом перекрытия этого диапазона, равным кубу универсального коэффициента масштаба: К30 = mЧД / mр (смотри предыдущие главы). Что касается диапазона длин (расстояний), на которых действуют гравитационные силы, то этот диапазон мы должны ограничить снизу минимальной длиной волны устойчивого гравитационного поля, генерируемого чёрной дырой, обладающей критической массой:
;ЧД=;пл/ К20 (61)
Тогда мы должны относить реальные массы уже не к планковской массе mпл, а к массе протона mр (mр = mпл / К0), а длины не к ;пл , а к ;ЧД , то есть, к соответствующим минимальным значениям этих величин (массы, длины), обозначающим с двух сторон границы абсолютно устойчивого существования вещества.
Простейшие преобразования ведут нас к выражению
FG = Fпл·К20·N'1·N'2/(L'12 )2 (62)
Перед вами первое квантовое выражение для статических гравитационных сил, действующих в реальном мире, с учётом дискретного характера материи и пространства. Здесь N'1,2 - уже массы взаимодействующих тел, отнесенных к массе протона (а не планковской массе), а L'12 - расстояния, отнесенные не к ;пл , а к ;ЧД=;пл/ К20.
Заметим, что корректнее было бы относить длины (расстояния) к фундаментальной длине вещественного мира (гравитационного поля), еще меньшей, чем ;ЧД (;фВМ = ;ЧД/ КЧДбуф ,где КЧДбуф - величина буферной зоны между вещественным и поствещественным миром, равная (K'0)2 – смотри предыдущую главу) и тогда окончательная квантовая формула закона Ньютона приняла бы вид
FG=Fпл·К20· КЧДбуф ·N'1·N'2/(L'12 )2=Fпл·К20·(K'0)2 ·N1·N2/(L'12)2 (63),
где уже L'12 = r12/;фВМ .
В соответствие со всем сказанным закон Кулона также может быть записан в квантовом виде. Для этого необходимо ограничить снизу расстояния, на которых происходит взаимодействие ;фЭМП - фундаментальной длиной ЭМП и отнести к ней r12: L''12 = r12/;фЭМП.
Заметим следующее: ;фЭМП = К0 ·;пл
Положим, что величина элементарного (минимального) заряда равна qэл = qпл / К20 (в этом есть определенная симметрия – в случае с «перенормированием» выражения для гравитационных сил также присутствовали коэффициенты К0 и К20 - но в обратном порядке; кроме того, очевидно, что qпл слишком велико – более чем на порядок выше заряда электрона е).
Тогда квантовая запись закона Кулона примет вид:
Fq = Fпл·К60· N'1·N'2/(L''12 )2 =
(64)
= Fпл·К20· К2ЭМП ·N'1·N'2/(L''12 )2 ,
где КЭМП - коэффициент масштаба мира ЭМП, отсутствовавший в квантовой формуле для сил гравитации.
Отметим, что мы называем приведенные выше формулы квантовыми, так как они впервые реально отражают дискретную сущность нашего мира. Действительно, что такое N1,2 , L12? Это количество элементарных дискрет (квантов) массы, заряда, пространства, укладывающихся в рассматриваемых массе, заряде, расстоянии. Числа N1,2, L12 , таким образом, всегда целые (пока формулы отражают реалии своего уровня организации), хотя и, как правило, весьма и весьма большие.
Наконец, заметим, что все приведенные в последнем подразделе результаты, не являются окончательными и нуждаются в дальнейшем осмыслении и доработке, в частности, последняя формула для закона Кулона, где величины масштабных коэффициентов носят гипотетический характер, недостаточно обоснованный логически (в первую очередь, в части определения базового, элементарного заряда, с которым должны соотноситься все реальные заряды нашего мира).
Однако общий вид этих законов, записанных с учетом дискретности нашего мира, с этого момента просто обязан включать в себя фундаментальные длины, массы, энергии соответствующих уровней организации пространства-материи, выражая все количественные характеристики через эти фундаментальные дискреты.
Когда-то Дж. Уиллер написал: «Часто говорят, что «константа связи гравитационного поля мала» <относительно константы ЭМП>. Однако такого рода утверждение… лишено какого-либо смысла, ибо не существует естественного масштаба для сравнения физических эффектов»[23]. Теперь мы с полным основанием можем утверждать – силы обоих полей эквивалентны – с учетом того, что действуют они в разных пространственных масштабах, соотносятся с разными фундаментальными длинами волн, отличающимися друг от друга более чем на 60 порядков – а это и есть тот «естественный масштаб», о котором говорил Дж. Уиллер.
ФРАКТАЛЬНЫЙ БИЛЛИАРД И ГОЛОГРАФИЧЕСКАЯ РЕАЛЬНОСТЬ
«Вместе с ходом времени меняется значение вещей» Лукреций
ВРЕМЯ ЛИНЕЙНОЕ И НЕЛИНЕЙНОЕ
УНИХРОННОСТЬ ИЕРАРХИЧЕСКОГО МИРА
УНИВЕРСАЛЬНОЕ ВРЕМЯ И ГОЛОГРАФИЧЕСКАЯ ВСЕЛЕННАЯ
ФРАКТАЛЬНЫЙ БИЛЛИАРД И СТРЕЛА ВРЕМЕНИ
ФРАКТАЛЬНЫЙ БИЛЛИАРД И КОПЬЁ ЭВОЛЮЦИИ
Время, его линейность и нелинейность – обратимость (цикличность) и необратимость (эволюционность)… Есть ли вопросы более сложные для нашего понимания?
Оказалось, что новый иерархический взгляд на мир позволяет по-новому взглянуть на некоторые аспекты понимания – что же такое время? В частности, обратить внимание на многоуровневость этого понятия и его межуровневую унихронность, сшивающую воедино то, что мы привыкли называть реальным бытием.
Кроме того, принцип иерархичности позволил связать «стреловидность» времени, обе его необратимости (по Больцману и Пригожину) с фрактальностью нашего мира – всех его объектов без исключения.
Становится понятно: все сложные эволюционирующие объекты живут, как минимум, в двух временных измерениях, направленных либо в одном и том же, либо в противоположных направлениях: в своей собственной временной шкале и шкале системы более высокого уровня организации, куда объект входит в качестве элемента. Именно в этой коэволюции разных темпомиров является нам системная суть мироздания в целом.
С этим пониманием, дополняя его, хорошо согласуется и концепция голографической вселенной – во всей её метафизической красе – с необходимым пояснением: мир – не голограмма, а потенциально бесконечная иерархия голограмм, осуществляющая информационное единство мира и диалектически противостоящая естественной информационной изолированности друг от друга фундаментальных уровней организации пространства-материи за счёт больших энтропийных барьеров (БЭБ).
Время не столь широко, сколь глубоко. И его постижение – это постижение всё новых тайн иерархического мира, все новых уровней бытия – фрактальной реальности, всегда организованной в виде непрерывного дискретиума.
ВРЕМЯ ЛИНЕЙНОЕ И НЕЛИНЕЙНОЕ
«Люди на каждом шагу используют метафизические термины, обольщаясь мыслью, что понимают то, что научились только произносить». Г.В. Лейбниц
Время не понято людьми. Оттого и пытались они издавна приравнять его к чему-либо, например, пристегнуть к пространству.
Понятие «пространство-время» изобретено математиком Д;Аламбером, поддержано Энгельсом и использовано в физике Эйнштейном и Минковским. Как известно, настойчивые попытки геометризировать физику пока не дали адекватных усилиям результатов. В случае со ВРЕМЕНЕМ эти попытки вообще потерпели крах.
Это не значит, что понятия «пространство» и «время» не связаны между собой. Ещё как связаны! Но не примитивно, не напрямую. И уж конечно не так, как может быть связано «четвертое измерение» с трехмерным вещественным миром.
Что же такое время? Нам только предстоит это понять. Ответ на вопрос, что такое пространство, впервые дал Декарт: пространство – это атрибут материи, и только: этого достаточно для понимания сути [11]. Если бы Декарт был диалектиком, он сказал бы ещё проще: пространство и материя образуют диалектическую пару, и возразить ему было бы нечего [6].
Пространством-материей исчерпывается реальное бытие, что отнюдь не выглядит тривиальностью – с учетом иерархического строения пространства-материи, предполагающего ничем не ограниченное число её уровней [7].
Но иерархичность мира находит отражение и в процессе познания нами этого мира. Наше понимание организовано также иерархически. Мысленно разрешая противоречие внутри диалектической пары пространство-материя, мы «нащупываем» новый уровень и его новую категорию – ДВИЖЕНИЕ. С другой стороны, разрешение противоречия никогда не бывает окончательным: это всегда переход на новый качественный уровень (понимания – в данном случае), где правит качественно новое противоречие, другая диалектическая пара. Подобно тому, как на предыдущем уровне понимания «является» материя, а сущностную сторону представляет пространство, на новом уровне «является» движение. Что же предстает его сущностной стороной? Как было подробно показано в [7], - это структура. Так же легко, как мы связываем в цепочку понятия материя-движение (осознавая, конечно, что это категории разного уровня), мы должны понять: пространство и структура находятся в точно такой же связи. Как не бывает неподвижной материи, так не может быть бесструктурного пространства. Хотя бы потому, что вне структуры не может быть никакого движения: соответствующая структура определяет характер любого движения. «Структура – атрибут движения» - сказал бы Декарт, если бы знал слово «структура».
И только теперь, опираясь на диалектическую пару структура-движение, пытаясь понять, каким образом может быть разрешено нашим мышлением противоречие внутри этой пары, мы приближаемся к ответу на вопрос – а что же такое время?
Первое, что приходит на ум – это нечто «очевидное»: время каким-то образом отражает движение. Но как мы уже выяснили [7], движение бывает двух совершенно различных видов. Во-первых, это циклическое, внутриуровневое, обратимое движение, которое может быть названо «метафизическим», так как, с точки зрения наблюдателя, находящегося уровнем выше, это движение не изменяет состояние системы в целом (за период). Во-вторых, это движение материи, связанное с изменением её структуры – с переходом пространства-материи на другой уровень организации, что всегда связано с качественным скачком, с преодолением материей энтропийного барьера. Такое бестраекторное дискретное межуровневое движение мы назвали эволюционным [7]. Из этого следует, что на каждом уровне организации материи своё время, вернее, своя мера циклического движения – период колебания. Сложные эволюционирующие системы, строго говоря, не имеют «своего времени», так как проживают всего один свой «цикл». Но эти сложные системы (например, человек), чтобы ориентироваться во времени, научились пользоваться чужим циклическим одноуровневым движением, будь то колебания на уровне атома (атомные часы), механические колебания маятника или движение Земли вокруг Солнца. «Нелинейность» эволюционного времени очевидна: год младенца – это совсем не то же самое, что год молодого, зрелого или пожилого человека: время в течение жизни может сжиматься (даже спрессовываться), а может почти остановиться. Это возможно потому, что сложные системы - многоуровневы, они представляют собой коэволюцию многих разноуровневых структур, развивающихся в разных темпах, или сосуществование различных «темпомиров» [9] - выражение Е.Н. Князевой и С.П. Курдюмова.
Вывод из всего сказанного следующий. То, что мы называем временем, представляется диалектической парой, являющейся преодолением противоречия между структурой и движением и условно называемой цикличность-эволюционность. Цикличность характеризует одноуровневое, линейное, обратимое движение, эволюционность – межуровневое, нелинейное, необратимое. Циклическое время–эволюционное время – это новая диалектическая пара, без которой мы не можем понять сути происходящего в нашем мире движения. Циклическое время может быть ассоциировано с вращением, с движением по окружности (орбита времени), эволюционное время – с поступательным движением (стрела времени).
Как вы понимаете, такая «геометризация» времени логично вытекает из поэтапного постижения иерархической природы нашего мира и не противоречит здравому смыслу.
Заметим для полноты, что необратимая составляющая времени, впервые названная И. Р. Пригожиным «стрелой времени» [12], не является однонаправленной, как это считалось до сих пор. По сути – это две «стрелы», направленные в противоположные стороны:
- стрела «времени», традиционно связываемая с изолированными системами, и, соответственно, с направлением, заданным вторым началом термодинамики (ВНТД) – с увеличением энтропии, хаоса, с деструктивными изменениями;
- «стрела (копьё) эволюции», связанная с эволюцией, самоорганизацией, с усложнением открытых систем.
Удивительнейшим свойством нашего мира является то, что эти две стрелы не равномощны, не равносильны. Это связано с тем, что они олицетворяют межуровневое движение (соответственно, вниз и вверх), движение, преодолевающее нелинейные энтропийные барьеры (ЭБ). Если бы эти движения с точки зрения ЭБ были равноценны, можно было бы говорить об исчезновении ЭБ вообще, так как он при этом становился бы линейным и терял важнейшее свойство - способность разделять собой различные уровни организации пространства-материи. Ни о какой разделённости нашего мира на иерархические уровни и, вообще, о структуре говорить уже не имело бы смысла. Но наш мир – иерархичен! И это даст нам в дальнейшем возможность утверждать: важнейшее свойство пространства-материи – её вентильность, важнейшее свойство иерархического мира, вытекающее из этой вентильности - способность к эволюции.
УНИХРОННОСТЬ ИЕРАРХИЧЕСКОГО МИРА
Но прежде чем перейти к необратимости квантового мира (а затем и к вентильности пространства-материи), необходимо уяснить квантовый характер времени. Мы уже говорили о квантовости (дискретности) материи и пространства. Говорили об «абсолютности» скорости дискретного движения («изотахия»), логически строго предсказанной и описанной Зеноном и Аристотелем в ряду других, по сути, квантовых парадоксов – «кекинемы» и «реновации» [7]. По существу, Зенон и Аристотель заложили прочную логическую основу квантовой механики вещественного мира. А мы этого не поняли – даже через 2,5 тысячелетия. Единственным препятствием к пониманию того, что представления древних не несут в себе никакой парадоксальности, является необходимость осознания новых реалий. Да, наш мир дискретен, но он не одноуровнев, как считали древние, а потом Ньютон и даже Эйнштейн, фактически распространяя одноуровневый, линейный принцип относительности на другие фундаментальные уровни организации пространства-материи (ЭМП). Мир и не двухуровнев, как, по умолчанию, полагает квантовая механика, приближаясь на ступеньку к пониманию сути, но не избавляясь окончательно от многих предрассудков и пережитков «континуального мышления».
Понимание того, что мир организован иерархически, «состоит» из потенциально бесконечного ряда ступеней (фундаментальных уровней), «возвращает» миру непрерывность, хотя и совсем не в «кромешном», континуальном, смысле этого слова, а как непрерывность иерархически организованного дискретиума пространства-материи – совсем по Кантору [7,13], в полном согласии с его пониманием непрерывности.
Что же такое унихронность в квантовом (непрерывно-дискретном) пространстве? В самом общем смысле – это универсальность времени. Это означает, что время – в некотором очень общем понимании – одно для всех фундаментальных уровней организации пространства-материи. Как такое может быть? Мы ведь только что говорили о разделённости этих уровней, и разделённость эта во многом была обусловлена различием скоростей эволюции, движения на различных уровнях (темпомирах) и им объяснялась. Оказывается, из того, что разные фундаментальные уровни характеризуются разными фундаментальными скоростями и разными фундаментальными длинами, как раз и вытекает, что фундаментальное время одно для всех уровней! В предыдущей главе мы определили соотношение между фундаментальными длинами свободного ЭМП и вещественного мира. Это соотношение чрезвычайно велико: ; 2,33·1064. Таково же соотношение между фундаментальными скоростями этих уровней организации пространства-материи (между скоростью нелокальных процессов в свободном ЭМП и скоростью света). А это и означает, что временные дискреты этих уровней одинаковы, так как равны между собой отношения соответствующих им длин и скоростей, как это следует из рассмотрения свойств дискретного пространства [14,15]. Чему же равна эта универсальная временная дискрета, из которой «состоят» все возможные отрезки времени в нашем мире (на любых его уровнях)? Чему равен фундаментальный отрезок времени, меньше которого нет ничего?
Мы уже сейчас можем назвать конкретное число, способное претендовать на фундаментальную мировую константу, которой это число, несомненно, должно являться, и в ряду которых когда-нибудь обязательно займет своё место. Конечно, мы не можем быть уверены в его абсолютной точности – она отражает уровень нашего сегодняшнего понимания реалий иерархического мира: точность определения фундаментального времени зависит от того, сколь точно известны нам фундаментальные длины и фундаментальные скорости нашего мира. Это связано с тем, что универсальная дискрета времени равна отношению фундаментальной длины волны к фундаментальной скорости одного и того же уровня (любого из потенциально бесконечного ряда фундаментальных уровней организации пространства-материи). Нам ближе всего вещественный уровень, о котором мы точно знаем: его фундаментальная скорость – это скорость света в вакууме (3;108 м/с). Кое-что мы знаем и о свободном ЭМП: точно известна его фундаментальная длина, равная 1,32;10-15 м. То есть, чтобы точно определить универсальную дискрету времени, мы должны знать достоверно неизвестные нам пока численные значения: либо фундаментальной длины гравитационного поля, либо фундаментальной скорости нелокальных процессов в свободном ЭМП.
В одной из глав предыдущего раздела («Расчёт фундаментальных длин»), исходя из разумных на наш взгляд допущений, была определена фундаментальная длина вещественного мира (50). Деля эту величину (; 5,66·10-80 м) на фундаментальную скорость вещественного мира – а она нам достоверно известна: это скорость света в вакууме – мы и получим гипотетическое фундаментальное время, универсальную временную дискрету, лежащую в основе каждого фундаментального уровня организации пространства-материи и связывающую воедино эти уровни между собой:
tф=LфВМ/c=1,887·10^(-88) с. (65)
Заметим, что знание фундаментального времени, позволяет автоматически определить одну из самых загадочных констант нашего мира – скорость нелокальных процессов свободного ЭМП (vНП).
Зная фундаментальную длину мира свободного ЭМП ;фЭМП (46), мы можем теперь утверждать
VНП = LфЭМП/tф ~ 7·10^72 м/с (66)
что, как видно, более чем на 64 порядка превышает скорость света в вакууме.
Не менее неожиданным следствием из всего вышесказанного, является и то, что фундаментальная скорость vфЧД поствещественного мира черных дыр чрезвычайно мала: даже если LфЧД отличается от LфВМ всего лишь так же, как LфВМ от LфЭМП, эта скорость для нашего восприятия равна нулю (как «равна нулю» скорость света в сравнении со скоростью нелокальных процессов):
VЧД ~ 10^(-56) м/с
В предыдущей книге данной серии [7] было показано, что все известные формы движения (начиная от полёта «стрелы Зенона» до поведения нейтрино) имеют дискретный характер: исчезая в одной точке пространства, объект появляется в другой. Только такое «квантовое движение» способно примирить физику и логику с реальностью, устранить тысячелетиями тлеющие парадоксы движения и пространства [7]. Расстояние, разделяющее две упомянутые точки пространства, является фундаментальной длиной данного уровня (для «стрелы Зенона» это LфВМ ~ 5,66·10^(-80) м!). Время же tф, характеризующее периодичность смены состояний, и является фундаментальной дискретой времени, единой для всех уровней организации материи и равной величине, приведенной выше: 1,887*10^(-88) с.
Надо ли подчеркивать: это экстра-чрезвычайная величина. Представить столь малый отрезок времени невозможно. Но это число позволяет понять, почему никакое движение не может быть наглядно представлено человеком, как дискретное.
В том, что фундаментальная временная дискрета одна для всех уровней организации материи, есть глубокий смысл. Фундаментальные длины, различающиеся для соседних уровней на десятки порядков, более того, являющиеся несоизмеримыми (по Евдоксу), обеспечивают надежное размежевание уровней, относительную независимость их друг от друга. Но наш мир, несмотря на иерархическую организацию и, одновременно, благодаря ей, является единым. Именно единая для всех уровней дискрета времени обеспечивает функциональное единство нашего мира, единство на уровне явлений, сквозную связь между всеми его уровнями, сущностное единство нашего мира, предстающее перед нами, как межуровневая нелинейная ФРАКТАЛЬНАЯ СИММЕТРИЯ [6,7].
Как увязать наши представления о различных уровнях организации пространства-материи, с представлениями о разных «темпомирах», развивающихся в разных темпах? Эти два представления органически взаимосвязаны. Действительно, разные темпы – это различные скорости процессов, протекающих на различных уровнях. А как может быть иначе, если учесть, что эти уровни как раз и отличаются фундаментально характерными для них скоростями? С другой стороны, коэволюция (по Е. Князевой и С.П. Курдюмову) это и есть сосуществование сложных, развивающихся в разных темпах структур [9], а в нашей терминологии: сосуществование различных уровней организации пространства-материи. Возможна ли была бы такая коэволюция без унихронности (универсальности времени) нашего мира – большой вопрос, ответ на который нам представляется очевидным: универсальное время – ключевой фактор этого сосуществования.
УНИВЕРСАЛЬНОЕ ВРЕМЯ И ГОЛОГРАФИЧЕСКАЯ ВСЕЛЕННАЯ
Концепция голографической Вселенной Бома-Талбота [16] возникла из понимания мира, как чего-то целостного, неразъемного на составные части. Ощущение целостности, в свою очередь, основывалось на понимании фундаментальности нелокальных процессов, невозможности пренебречь ими, не учитывать их при построении общей картины мира. И, далее – на понимании «квантовой запутанности», тоже являющейся одним из фундаментальных свойств нашего мира. Поясним: «квантовая запутанность» - это следствие нелокальности процессов, следствие, распространяющееся на, казалось бы, вполне независимые элементы системы, если эти элементы когда-либо взаимодействовали между собой. Всвязи с тем, что в мире вряд ли есть два элемента, которые никогда не взаимодействовали бы между собой (непосредственно или через цепочку других элементов и их взаимодействий), мир и предстает перед нами как некий «квантовый клубок», где все зависят от всех. Всё это многими интерпретируется почти, как чудо.
Однако, системный взгляд на мир, как иерархию уровней организации пространства-матери, позволяет снять «мистический налет» со всего того, что мы знаем о нелокальности и следующей из неё «квантовой запутанности».
Первое, о чём надо помнить: нелокальность всегда принадлежит нижележащему уровню организации, о чём бы ни шла речь:
- о свободном ЭМП по отношению к вещественному миру;
- о фракции сверхтекучего гелия по отношению к «нормальному» жидкому гелию или даже
- о подсознании человека по отношению к его сознанию.
Здесь же надо отмести и «математическую мистику»: скорость нелокальных процессов не бесконечна, изменения не мгновенны, они дискретны, скачкообразны, скорость их велика, всегда больше, чем скорость, доступная наблюдателю, так как структура нижележащего уровня всегда «реже» вышележащего: фундаментальная длина (и соответственно, скорость) скачкообразно растет при переходе с высших уровней к низшим.
Второе: именно нелокальность с её сверхскоростями создаёт эффект целостности, единства происходящего – для наблюдателя, находящегося на верхнем уровне организации. Будь это наблюдатель, находящийся на нижнем уровне организации, он эти же объекты и процессы воспринимал бы вполне дискретно, корпускулярно – даже такие скорости их не казались бы ему чудом: вполне нормальные скорости, соответствующие своему уровню. Зато следующий вниз уровень, недоступный его непосредственному наблюдению, представал бы перед ним как нечто целое, нелокальное, «квантово запутанное».
Третье, что надо ещё раз понять, подчеркнуть, и с чем необходимо смириться: нижележащий уровень информационно изолирован от наблюдателя, находящегося вверху. Единство нашего мира осуществляется приблизительно раз в 2;10-88 с – благодаря его унихронности, универсальности времени нашего мира. В этот момент уровни обмениваются материей (происходит её межуровневая трансформация: излучение-поглощение ЭМП, например) и вышестоящий наблюдатель получает информацию о нижележащем уровне. Существенным моментом является то, что эта информация косвенная, ибо носитель информации становится доступным для нас только трансформировавшись в материю вышестоящего уровня, например, став веществом или добавив веществу движения (энергии). Косвенность такой информации хорошо иллюстрируется вполне адекватным описанием свободного поля с помощью волновой функции, в которой результат – не событие (объект), даже не вероятность события, а некоторая плотность вероятности.
Очень образно эту реальность (принципиальную информационную изолированность нас от того нижележащего мира, который нам кажется и видимым и ненаблюдаемым одновременно) выразил физик Ник Герберт: мы похожи на легендарного Мидаса, который никогда не испытывал мягкости шелка в ответ на прикосновение руки, поскольку всё, к чему он прикасался, тотчас превращалось в золото. И далее: «Человеческому постижению недоступна истинная природа «квантовой реальности», поскольку всё, к чему бы мы ни прикоснулись, превращается в материю» (цитируется по [16]).
Единственное замечание, которое совершенно необходимо сделать: не «квантовая реальность» превращается в материю, как полагает Ник Герберт, а одна форма организации материи (свободное ЭМП) трансформируется в следующую, более высоко организованную форму материи – в вещество. Как говорилось уже не раз, этот дефект англоязычного мышления вызван тем, что вещество и материя на английском языке обозначается одни и тем же словом matter.
И четвертое, что необходимо осознать: часто полагают, что «квантовая запутанность» - это возможность (весьма маловероятная, надо сказать) того, что малое действие в отдаленной от нас точке пространства может вызвать крупные перемены в окружающей нас реальности («эффект бабочки»). Повторим: это всего лишь возможность, а не предопределённость «квантового чуда» - все зависит от того, готова ли система в целом сильно реагировать на слабое локальное воздействие. «Квантовая запутанность» скорее объясняет широко известный «принцип Ле Шателье»: система стремится к устойчивости, к возврату в предыдущее, невозмущённое состояние. Это предопределено тем, что «квантовая запутанность» - это своего рода «паутина», связывающая каждый объект со множеством других, что естественным образом ограничивает его «движение» - равнодействующая всегда меньше скалярной суммы воздействующих сил. Этим, кстати, объясняются трудности (часто «необъяснимо» непреодолимые) всех без исключения общественных, социальных, государственных реформ. Отсюда неизбежный вывод: чем более системное воздействие осуществляется на объект (процесс), тем меньшими усилиями можно добиться нужного результата, и наоборот. Более того, асистемное воздействие неизбежно приводит к результату совершенно непредсказуемому, а часто обратному желаемому: этому масса примеров в истории проведения политических и административных реформ (и отнюдь не только в России).
Поняв всё вышеприведенное, мы можем вернуться к концепции голографической Вселенной. Что такое голография? С точки зрения физики – это разложение сложного трёхмерного изображения на простые волновые формы, интерференционная картина которых записывается на фотопластинку. Но математике хорошо известен аналог – метод разложения паттерна – функции любой степени сложности – в ряд Фурье – сумму синусоид с частотами, кратными базовой. Кто забыл, напомним: синусоида (косинусоида) – это функция, описывающая практически любой волновой, колебательный процесс.
Каковы основные свойства голограммы?
1. Записанное на пленку голографическое изображение ничем не напоминает описываемый объект, представляя из себя ничем не примечательную интерференционную картинку. (Так полная информация о некой сложной математической функции содержится в наборе коэффициентов Фурье).
2. Записанное таким образом объемное изображение может быть восстановлено единственным способом - пропусканием сквозь «запись» света – строго определенным образом.
3. На одном и том же носителе может быть записано множество объемных изображений: воспроизведение их будет чередоваться при последовательном изменении угла падения луча света на пластинку.
4. Информация, записанная голографическим способом, носит нелокальный характер: разрезание пластинки на две и более части не уничтожает целостность изображения.
В чём суть концепции Бома? Дэвид Бом не мог согласиться с достаточно безумной интерпретацией квантовой механики, принадлежащей Нильсу Бору, согласно которой реальность зависит от наличия (отсутствия) наблюдателя: есть наблюдатель – есть реальность, нет наблюдателя – ни о какой реальности речи не идёт. Бом, с полным на то основанием, полагал: реальность – объективна, то есть существует всегда, вне зависимости от того, видит ли ее кто-нибудь или нет. Но он пошёл ещё дальше: за пределами доступной измерению реальности Бора, существует более глубокая реальность. Понимал Бом и то, что эта новая реальность являет собой некое неделимое целое, то есть нечто нелокальное. Следующее, что подводило Бома к мысли о голографичности Вселенной, это то, что скрытый («импликативный» - по Бому) порядок новой глубокой реальности аналогичен импликативному порядку голограммы, нуждающемуся в расшифровке, в развертывании в пространстве в виде объемного изображения с помощью луча света - дешифратора. На этом стоило бы поставить точку: Вселенная - голографична, она (на «глубоких» уровнях реальности) – нелокальна, целостна, обладает скрытым, импликативным порядком. Реальность нашего уровня – это экспликативный, раскрытый порядок. Связь между двумя описанными уровнями реальности – это связь между голограммой и … голографическим изображением: по Бому наш вещественный мир как раз и является… объемным голографическим изображением [16].
На минуту отвлечёмся от голографической темы и отметим, что концепция Бома – это первая последовательная иерархическая картина мира… К сожалению, всего лишь двухуровневая, как и вся КМ. Эта картина содержит в себе все основные моменты иерархического миропонимания:
- относительную независимость двух уровней (импликативного и экспликативного);
- динамическая связь между уровнями (порядками);
- неравноценность уровней.
Но «голографический» взгляд на Вселенную предполагает, кроме иерархических свойств, способность нашего уровня реальности «сворачиваться» в другой, более глубокий, и, наоборот, способность глубинного, импликативного уровня разворачиваться «в обратном направлении».
Единственное, с чем нельзя согласиться в концепции Бома (кроме ограничения иерархии всего двумя уровнями реальности), это то, что, как вы уже поняли, нашу реальность (вещественный мир – в терминологии данной книги) Бом считает всего лишь голографическим изображением. И здесь сразу же возникает вопрос: изображением чего? Голография – это всегда три объекта: два «вещественных» (первый – изображаемый объект, служит основой голограммы – с него «считывается» информация, второй – сама голографическая фотография – кристалл, пластинка) и один почти «идеальный»: объемное изображение объекта. Поскольку в рассмотрении Бома присутствуют всего два уровня, и возникает вопрос: а где «третий лишний» - объект или его изображение? Представляется, что «лишним» является изображение – оно необязательно. Есть объект (вещественный мир), есть полная (голографическая) информация о нем (мир свободного ЭМП) – это первичное. Изображение – вторично, оно всегда может быть получено из голограммы.
И, наконец, последнее. Какие ещё коррективы вносит в голографическую картину мира Дэвида Бома последовательно иерархический взгляд на нашу реальность?
1. Между любыми двумя соседними фундаментальными уровнями организации пространства-материи устанавливаются «голографические отношения». Это выражается, в частности, в том, что нижний (длинноволновый) уровень, «обтекая», огибая все объекты верхнего, представляющиеся «снизу» корпускулярными (из-за чрезвычайно малых длин волн соответствующих ему колебательных процессов), считывая тем самым с верхнего уровня всю информацию, создает на своем уровне некую целостную, нелокальную интерференционную картину – голограмму верхнего уровня.
2. Однако, эта картина не является чем-то застывшим, Каждые 2;10-88 секунд интерференционная картина скачком меняется, приобретая на следующий отрезок времени, равный этой временной дискрете, новую целостность, квазистабильность.
3. Нижний уровень, о котором только что говорилось, как о голограмме верхнего, для уровня, расположенного ещё ниже (более длинноволнового) сам является дискретным, корпускулярным объектом, с которого «считывается» голографическая информация.
4. Другими словами, наш мир, организованный иерархически, может быть представлен не только как иерархия уровней, но и как иерархия голограмм, где на нижнем уровне записана (зашифрована) вся информация о соседнем верхнем:
- доэнергетический уровень (верхний уровень вакуума) является голограммой мира свободного ЭМП;
- свободное ЭМП – голограммой, снятой с вещественного уровня;
- вещественный мир (представляющийся «наблюдателю сверху» как свободное гравитационное поле!) – голограммой с мира черных дыр (поствещественного мира), и т.д.;
5. Скрытый (импликативный) порядок любого фундаментального уровня организации пространства-материи имеет теперь чёткое название: это структура данного уровня, с точностью до множителя (коэффициента масштаба данного уровня) совпадающая со структурой уровня, лежавшего ниже. Структура данного уровня полностью определяется его фундаментальной длиной волны Lф. Разрешённые структурой движения на данном уровне – это колебательные (волновые) движения с длиной волны равной Lф и с кратными ей (n*Lф) – в пределах своего диапазона, ограниченного фундаментальной длиной следующего уровня снизу. Это ещё больше усиливает сходство всей совокупности волновых движений данного уровня с голограммой (вспомним о гармонических рядах Фурье, которые лежали в основании рассуждений Дениса Габора, приведших его к открытию голографии).
6. Существование квантовых скачков через каждые tф создает единую последовательность сменяющихся состояний нашего мира, каждое из которых является иерархией голограмм. Эти скачки осуществляют в нашем мире не только сквозную межуровневую синхронизацию процессов и, фактически, его сшивают, объединяя в одно целое. Кроме этого, они приводят к еще одному фундаментальному свойству нашего мира – его необратимости. Необратимость и голографичность – независимые качества, это две сущностно связанные важные стороны нашего многогранного мира. Необратимость – смена качества – это диалектическая сторона миродвижения, голографичность характеризует состояния, это – метафизическая сторона мировой динамики, её точки отсчёта.
ФРАКТАЛЬНЫЙ БИЛЛИАРД И СТРЕЛА ВРЕМЕНИ
Вернемся к необратимости, проблеме, в связи с которой сломано множество копий и судеб. Первое, что приходит на ум – трагическая судьба Людвига Больцмана – ныне признанного зачинателя термодинамики, как теоретической науки.
Начнём с того, что классическая физика не знала (и не желала знать) необратимости. Время законов Ньютона - обратимое: подставьте его в формулу с обратным знаком и все процессы «пойдут» в противоположном направлении. Обратной стороной «линейности времени» является «одномерность» классического движения, его причинность, предсказуемость, выстраиваемость в строгую последовательность (одномерную, без ветвлений!) фактов, когда каждый следующий строго, причинно вытекает из предыдущего, являясь, в свою очередь, причиной следующего. Как показало последнее столетие развития науки, мир существенно богаче, чем полагали Декарт и Лаплас, исходя из механистических представлений о мире, по сути, как о большой заводной игрушке.
Говоря о причинности событий и об их обратимости, надо выделить главное: обратимых событий в мире не существует вообще! Что касается причинности – она вечно жива, но одномерной она бывает практически в исключительных случаях, которые будут описаны в дальнейшем (подраздел «Причинность. Два типа сложности – два типа эволюции»чно жива, но одномерной она бывает практически в исключительных случаях, которые будут описаны в дальнейшем ()ообще! ). В подавляющем же большинстве случаев причинность многомерна (неоднозначна): «полю причин» соответствует «поле следствий» и наоборот: любое «поле следствий» определяет лишь «поле причин», которые могут его образовать.
Именно эти выводы позволяют с уверенностью говорить о полном отсутствии в нашем мире обратимости. Той самой обратимости, которую механика всегда полагала абсолютной. Пока физика была одноуровневой – не знала ничего кроме механического движения – описание мира (но отнюдь не сами явления этого мира) могло быть обратимым. Как только в физике «появились» другие формы движения (тепловое, электромагнитное, гравитационное), она должна была расстаться со своим принципом обратимости движения: межуровневые движения не бывают обратимыми в принципе. Другими словами, обратимость существует только при одноуровневом движении, то есть, лишь в воображении механика, так как один единственный уровень движения можно изолировать от других, строго говоря, только лишив движущиеся тела всех внешних воздействий – трения (сопротивления среды), излучения-поглощения ЭМП и даже воздействия внешних гравитационных сил, включая гравитационные силы между исследуемыми движущимися телами. Ничего похожего на подобную изоляцию в иерархически организованном мире не бывает. Конечно, любая математическая идеализация в физике имеет право на жизнь, но и рассматривать её надо, как заведомо математическую идеализацию (пусть и удобную, но весьма грубую – по современным представлениям), идеализацию, не имеющую «обратной силы», и, конечно же, не имеющую права диктовать физике свои принципы, в первую очередь, настаивать на обратимости физических процессов. Обратимость – всегда математическая, но никогда – физическая! Первым, кто понял это, вернее, сделал первый шаг к пониманию необратимости нашего мира – великий шаг – был Больцман. Удивительна сила математики! «Биллиард Больцмана» - это совокупность обратимых по своему математическому описанию (но не по физической сути!) соударений одинаковых «шаров», приводящих в статистическом итоге к «необратимым последствиям» - к неотвратимому увеличению энтропии системы. Удивительна сила математики – хорошо б её ещё правильно понять, корректно интерпретировать. Результаты Больцмана были не поняты и не приняты, автор их был ошельмован и погиб в атмосфере безысходности.
Чья удушающая критика приостановила развитие науки? Может быть, научной бюрократии? Вовсе нет – тогда об этом феномене вообще не слышали. Может быть, это были «вопли беотийцев» (выражение Гаусса) – людей недалёких, и поэтому никогда не ошибающихся? Опять не угадали! Больше всего критики (далеко не всегда корректной и по существу, и по форме) исходило от корифеев науки – известного математика Цермело (друга Больцмана) и выдающегося математика и физика Пуанкаре, призывавшего вообще не читать труды Больцмана и не обращать внимания на его результаты [17,18]. Причина предельно проста: результаты Больцмана категорически противоречили выводам Пуанкаре [18] – по мнению самого Пуанкаре. В современном понимании, кстати, эти противоречия вовсе не носят принципиального характера.
Непонимание современников – цена, заплаченная Больцманом за нетривиальность своих результатов. Чтобы понять всю степень их нетривиальности, можно – с высоты сегодняшнего понимания – еще более заострить формулировки, перевести их в философски-физическую и, одновременно, в системную плоскость: оказывается, система идеально движущихся и соударяющихся шаров, рассматриваемая в целом, при некоторой её сложности, достаточной для статистического обобщения и обретения ею новых эмерджентных свойств, перестает быть «горизонтальной», линейной, обратимой, одноуровневой системой. В ней появляются нижние уровни организации, куда она необратимо «скатывается». Нарушение одноуровневости («горизонтальности») системы, расслоение её фазового пространства, невозможно без наличия в ней некоего системного «внутреннего трения» (ничего общего с механическим, связанным с трансформацией энергии!), рождающего необратимость хаоса. Или без некоей «внутренней силы» (ничего общего с гравитацией или другой физической силой), ведущей к системной деформации. Что это за системное трение и силы, хаотирующие систему, не изменяя ни кинетической, ни потенциальной её энергии? Понять это мы попытаемся в следующих книгах данной серии («Квантовая теория эволюции» и «Начала миродинамики»). А пока озвучим гипотезу о том, что «системная диссипация», связанная с необратимостью Больцмана, имеет природу, родственную той диссипации, которая отвечает за возникновение самоорганизации в нелинейных динамических системах, изучаемых синергетикой.
Камнем преткновения для самого Больцмана был вопрос (без ответа): как совокупность единичных обратимых движений рождает необратимость? Выскажем своё мнение: и Н-теорема Больцмана, и дальнейшее развитие этих результатов лежали исключительно в математической «плоскости», не затрагивая физических реалий. Действительно, через полвека после Больцмана советский математик Н.С. Крылов объяснил рождение необратимости неустойчивостью процесса соударения шаров. Ещё позднее эти результаты были развиты и оформлены МАТЕМАТИЧЕСКИ корректно в работах Колмогорова, Синая, Аносова и известны сейчас как теорема Синая [17]. Отдав дань нетривиальной математике биллиардов, казалось бы, надо ответить на последний вопрос: какова физическая природа неустойчивости процесса соударения шаров (из которой, в конечном счете, и вытекает необратимость по Больцману)? Однако оказалось, что современная наука (читай: математика) подобные вопросы считает некорректными и лишёнными смысла. Действительно, разве не достаточно «понимать»: неустойчивость – это следствие малых случайных возмущений, а вопрос об их причине лежит за пределами компетенции науки (математики). Невольно вспоминаются «клинамены» Эпикура-Лукреция – сверхмалые СПОНТАННЫЕ отклонения атомов (неизвестной природы), являющиеся первопричиной их дальнейших взаимодействий, делающих возможной всю последующую эволюцию материи [24]. Воистину: как «ГИГАНТСКИ» продвинулась наука за каких-то пару-тройку тысяч лет в понимании причин необратимости!
Что можно добавить к сказанному?
Во-первых, кроме «математического смысла» в науке должен присутствовать «физический смысл» - конечно, если мы хотим действительно что-то понять в этом мире.
Во-вторых, именно физические соображения должны стоять у истоков любой математики. Физические проблемы должна решать математика, а не физика – подстраиваться под ту математику, которая уже известна. Математика – единственная наука, оперирующая исключительно идеальными понятиями – в этом её кажущаяся простота и истинная сложность. Её результаты сущностны (одно из проявлений: единственное уравнение может описывать множество непохожих физических процессов), что отнюдь не облегчает их понимание. Скорее наоборот: накладывает на математические результаты дополнительную ответственность: математика лишь инструмент исследования, а руки и мозг – это физика (естествознание).
Ясно одно: в некотором роде – из-за своей идеальности и «инструментальности» - математика выпадает из общего ряда научных дисциплин. Если использовать известный критерии фальсифицируемости Поппера [19], также возникают определенные соображения в этом плане.
Выскажем своё мнение: идеальная по своей природе математика должна наиболее адекватно описывать именно идеальное бытие, т.е. структуру пространства-материи. Тогда яснее становится множественность интерпретаций каждого математического акта: структура нашего мира организована иерархически и обладает фрактальной (масштабной) симметрией – подобием структур разных уровней. (Не это ли имел в виду Бурбаки, говоря, что математика – это наука о структурах?).
Но вернемся к реальному бытию и его описанию, то бишь, к физике, его представляющей.
В дополнение к математическим биллиардам представим физический биллиард. Назовём его ФРАКТАЛЬНЫМ БИЛЛИАРДОМ и покажем, как должны измениться наши представления о соударении двух биллиардных шаров, если считать иерархическую организацию мира принципиальным моментом.
Первое, что отличает фрактальный биллиард от математического – это шары. В математике шар – идеальная фигура, описываемая одной формулой. Внешняя граница шара – сфера, представляющая из себя континуум, то есть состоящая из актуально бесконечного количества точек. Из этого следует: шары в математическом биллиарде абсолютно идентичны и неизменны. С точки зрения математики соударение (соприкосновение) таких шаров происходит в одной из их точек. С точки зрения системной физики такое взаимодействие абсолютно «ничтожно», ибо шары вообще не могут соприкасаться в точке:
- во-первых, точка – это нулевая (несуществующая) часть поверхности шара, то есть, единица, деленная на актуальную бесконечность (не при Зеноне и Аристотеле будет сказано!);
- во-вторых, структура любого тела дискретна, значит и область соприкосновения всегда должна быть представлена, как дискрета (отрезок), но отнюдь не как точка.
Более того, поверхность любого из взаимодействующих шаров фрактально изрезана. Это означает, что неровности поверхности шара имеют некое подобие вне зависимости от масштаба («увеличения», с которым мы его рассматриваем) – и это является общим свойством нашего мира, хорошо известным современной науке, свойством, пренебрегать которым, описывая реальные физические процессы, - некорректно.
Кроме того, фрактальная изрезанность поверхности шара (стабильного по форме – но только в первом, математическом приближении), будучи многоуровневой, ещё и пульсирует – с разными временными периодами – например, и в первую очередь, в связи с обычными тепловыми колебаниями молекул.
Из этого следует, что два шара, форма и движение которых описаны математически одинаково, никогда не повторят – при идентичных (математически) начальных условиях – свое движение дважды. Каждый раз это будет разное взаимодействие. Надо ли пояснять: шар никогда не повторит в точности свою же траекторию вспять, если его движение связано с соударениями. Даже одно соударение вносит в его движение необратимость. Другими словами, наш мир устроен иерархически, а это значит, что любое соударение, точнее, любое взаимодействие в нем не повторяется, что и рождает необратимость!!! Именно этим объясняется тот факт, что, чем динамически сложнее объект, тем он непредсказуемее, а верх непредсказуемости – человек (человечество). Он не виноват в этом: просто слишком много элементарных актов взаимодействия происходит в нем и с ним в этом открытом нелинейном мире.
Итак, мы пришли к фундаментальному выводу: любое движение, связанное с взаимодействием объектов (а есть ли вообще движение, свободное от взаимодействий – в реальном мире?) является НЕОБРАТИМЫМ. Необратимость – всеобщее свойство материального мира. Обратимость в нём присутствует лишь как идеальная характеристика идеального одноуровневого движения – реально неосуществимого, как неосуществима изоляция одного уровня организации пространства-материи от остального мира - его уровней, лежащих ниже и выше. Уж в этом-то можно быть уверенными на сто процентов.
Так фрактальный биллиард физически, качественно отвечает на вопросы, поставленные во времена Больцмана:
1. Откуда возникает необратимость? – Из фрактальности всех объектов нашего мира, которая, в свою очередь, происходит из его иерархической организации.
2. Почему необратимость проявляется статистически? – Потому что, увеличивая количество взаимодействий, мы «увеличиваем» степень необратимости – выявляем её там, где она микроскопически мала – невидна «невооруженным глазом».
ФРАКТАЛЬНЫЙ БИЛЛИАРД И КОПЬЁ ЭВОЛЮЦИИ
Но кроме необратимости Больцмана (стрелы времени) существует ещё и необратимость Пригожина. Назовём её стрелой или копьём эволюции. Сам Пригожин называл её так же, как и необратимость второго начала термодинамики (ВНТД), стрелой времени [12,18], по-видимому, не считая возможным принципиально противопоставлять друг другу эти два вида необратимости, существенно отличающиеся друг от друга – с нашей точки зрения. Об их схожести и различии у нас будет ещё повод поговорить. Сейчас остановимся на главном: необратимость Пригожина – это способность системы при определенных условиях увеличивать свою сложность, переходить на более высокий уровень самоорганизации. Другими словами, это свойство материи, прямо противоположное его же свойству стремиться к хаосу – росту энтропии, известному как ВНТД.
Оказывается, фрактальный биллиард (в отличие от биллиардов Больцмана и Синая) способен качественно, «физично» объяснить не только необратимость ВНТД, но и необратимость самоорганизации. Собственно, так и должно быть: уровень обобщения в науке должен расти, с единых позиций объясняя, казалось бы, противоположные явления (хотя и вовсе не зря называемые одинаково - необратимостью).
Представьте себе биллиардный стол, двигаясь по которому, шары начинают вдруг не распределяться по его полю хаотично, как можно более равномерно, как этого требует ВНТД, а как раз наоборот: скапливаться вдруг в одном секторе, перемещаться скорее группами, чем поодиночке, образовывать правильные или, наоборот, причудливые, но периодически повторяющиеся, геометрические фигуры. Если вы думаете, что это невозможно, так как несомненно запрещено ВНТД, предлагаем вам совершить эксперимент, не имеющий никакого отношения к биллиарду (кроме весьма отдаленного сходства молекул воды с биллиардными шарами), но доступный даже школьнику, и, главное, показывающий: самоорганизация - вопреки ВНТД – возможна, причем даже в системах, которые можно в первом приближении считать замкнутыми, изолированными, то есть вполне банальными с точки зрения термодинамики.
Суть опыта. В чайную фарфоровую чашку (пиалу), желательно неглубокую, белого цвета необходимо налить кипяток и дать ему успокоиться (можно устранить вращение воды, если оно образовалось самопроизвольно, с помощью чайной ложки, которую надо после этого вынуть из чашки). Через 10-20 секунд – при достаточном освещении – вы увидите необычную картину: в воде самопроизвольно образуются и перемещаются пространственные фигуры, напоминающие нити, связанные в некую объёмную сеть, с величиной ячеек ~1;2 см. Налицо самоорганизация, в чём-то напоминающая возникновение в жидкостях ячеек Бенара, с тем лишь отличием, что «наши» ячейки имеют геометрически неправильную форму, зато возникают всегда и не нуждаются в подпитке внешним источником энергии. Более того, если вы помешаете воду чайной ложечкой, ваша «сеть» пропадёт. Но, вынув ложечку и подождав 10-20 секунд, вы снова увидите ту же сеть. Так будет продолжаться, пока вода не остынет до «критической» температуры, при которой самоорганизация будет уже невозможна. Главный вывод: молекулы воды, обладая определенным уровнем энергии, могут самопроизвольно организовываться в сетеподобные объемные фигуры. Но есть ещё один важный момент, обращающий на себя внимание. Известно, что наша Метагалактика имеет крупномасштабную структуру в виде объемной сети с вполне определёнными размерами «ячеек». Кто видел рисунки «Метагалактической сети» и наблюдал за структурами, образующимися в горячей воде, не мог не поразиться их сходству. Кажется, они отличаются только масштабом. Поэтому, чтобы закончить с этим вопросом, заметим, что размеры двух упомянутых структур отличаются в ; 1026 раз, что соответствует приблизительно двум третям масштаба мира свободного ЭМП, который, в свою очередь, также равен двум третям масштаба вещественного мира – смотри главу «Периодическая система материи и пространства». Вряд ли это можно считать чистой случайностью: скорее это очередная загадка, которую необходимо разрешить.
Но вернемся к фрактальному биллиарду, чтобы показать на простых соударениях шаров с бортами возможность самоорганизации. В предыдущем подразделе говорилось о том, что любой реальный объект обладает многоуровневой изрезанностью, причём каждый «уровень» его поверхности совершает колебания с характерной для себя частотой.
Для упрощения картины сделаем несколько допущений:
- будем рассматривать движение шаров по прямоугольному биллиардному столу без луз;
- будем принимать во внимание один (первый) уровень изрезанности поверхности бортов стола;
- будем считать колебания этой поверхности периодическими;
- шары будем направлять сериями из одной и той же точки под одним и тем же углом (скорости шаров равны).
Если посылать шары периодически, но не слишком часто, то, вследствие весьма малых периодов колебаний фрактальной поверхности бортов, шары будут отклоняться от идеальной траектории движения по случайному закону и со временем будут расходиться по разным случайным, независимым друг от друга траекториям, как и положено согласно изложенному несколькими страницами ранее.
Но, увеличивая «интенсивность движения» (сокращая период следования шаров), мы в какой-то момент приблизим период следования шаров к периоду фрактальных колебаний отражающей поверхности. А это значит, что между траекториями шаров появится устойчивая корреляция – определённая связь. То есть, вместо хаоса, только что царившего на биллиардном столе, на нем начнет зарождаться некий порядок. В частности, при совпадении двух вышеупомянутых периодов движение шаров становится когерентным – они точно повторяют траекторию друг друга. При неравенстве, но близости этих периодов траектории шаров будут совершать колебания вокруг некой средней траектории. Происходит то, что мы называем самоорганизацией или необратимостью по Пригожину. На практике итоговые «картинки» не всегда получаются правильной формы, что мы, в частности, имели возможность наблюдать в чашке с горячей водой. Вызвано это тем, что в природе всегда существует множество помех, которые смазывают идеальную картину. Но то, что самоорганизация в природе существует, несмотря на все запреты классической термодинамики, совершенно очевидно. Понятно и то, почему она возможна. В основе самоорганизации лежит фрактальность – то же свойство материи, что и в основе дезорганизации, как ни странно это звучит. Если движение мало интенсивно, оно обречено на деструктивные изменения – перерождение в хаотическое движение. Достигнув определенной критической интенсивности движения, материя «обречена» на повышение уровня самоорганизации, на эволюционный скачок.
Но при сверхсильных интенсивностях самоорганизация также становится невозможной (в кипящей воде те структуры, о которых мы не раз упоминали, существовать не могут).
Другими словами, самоорганизация материи возможна строго в определенном диапазоне энергий (интенсивностей движения), то есть носит выраженный резонансный характер, что ещё раз указывает на её (материи) волновые свойства.
Важнейшим фактором того, что эволюция возможна (самоорганизация сильнее дезорганизации), видимо, является то, что самоорганизация итогово связана с дополнительной концентрацией энергии, ресурса, что предопределяет необходимость следующего витка эволюции. Копьё эволюции летит вечно – пока существует материя!
ВЕНТИЛЬНОСТЬ ПРОСТРАНСТВА-МАТЕРИИ. СИСТЕМНЫЙ ВЗГЛЯД НА НЕОБРАТИМОСТЬ
«Жить – значит непрестанно рождаться" М. Жуандо
«Жизнь для меня не тающая свеча. Это чудесный факел, на мгновение попавший мне в руки, и я хочу заставить его пылать как можно ярче, прежде чем передать грядущим поколениям». Б. Шоу
КРИТИЧЕСКАЯ МАССА. КРИТИЧЕСКАЯ ТЕМПЕРАТУРА
ПРИЧИННОСТЬ. ДВА ТИПА СЛОЖНОСТИ – ДВА ТИПА ЭВОЛЮЦИИ
СИСТЕМНАЯ ПРИРОДА НЕОБРАТИМОСТИ
ВЕНТИЛЬНОСТЬ ПРОСТРАНСТВА-МАТЕРИИ
Вентильность пространства-материи, это, может быть, самое фундаментальное свойство нашего мира, рассматриваемое в книгах серии «Фрактальная философия природы». Даже Закон Всемирного Тяготения Ньютона может быть представлен, как одно из частных следствий чего-то более фундаментального, назовём его (почти всерьез) Закон Всеобщей Аттракции Сложного Сложным, Порождающей ещё Более Сложное. Но ведь так и должна быть формально выражена та сущность, которая лежит в основе любой эволюции материи, та сущность, которая названа нами ранее ВЕНТИЛЬНОСТЬЮ ПРОСТРАНСТВА-МАТЕРИИ. Понимание этой реалии нашего мира позволяет избавиться от проклятия, висящего над теорией эволюции, едва ли не с момента ее создания, от вопроса «Правда ли, что по-дарвиновски, («естественно-вероятностным путем»), эволюция живого не могла бы пройти путь от бактерии до человека не только за 5 млрд. лет существования Земли, но даже и за 5 триллионов лет, вполне достаточных для сотен циклов полных превращений всей нашей Метагалактики?»
Избавиться от наваждения помогает понимание того, что все эволюционные процессы строго направлены, а вовсе не случайно-ориентированы в пространстве событий и состояний. И роль направляющей силы, формирующей «копье эволюции», летящее встречь «стреле времени», играет открываемое нами сейчас свойство иерархического мира – ВЕНТИЛЬНОСТЬ ПРОСТРАНСТВА-МАТЕРИИ.
КРИТИЧЕСКАЯ МАССА. КРИТИЧЕСКАЯ ТЕМПЕРАТУРА
«Где начало того конца, которым оканчивается начало?» К. Прутков
В предыдущей главе, посвящённой фрактальному биллиарду, был сделан вывод о том, что для самоорганизации необходимы определенные интенсивности материальных процессов.
Эти условия могут быть обеспечены двояко: за счёт увеличения меры материи и за счёт увеличения интенсивности движения.
В первом случае это увеличение массы (для вещественных объектов), энергии (для свободного ЭМП) или их плотности. Для перехода материи в качественно новое состояние при этом достаточно, чтобы «количество материи» компактного объекта превысило некую критическую величину. Примерами критических энергий-масс являются:
- энергия кванта свободного ЭМП, превышающая – в пересчёте – массу пары электрон-позитрон: до этой энергии свободное ЭМП является абсолютно устойчивым (неспособным рождать пары частица-античастица);
- энергия кванта, равная массе протона – абсолютный предел для энергии кванта ЭМП (далее начинается область абсолютной устойчивости вещественного мира);
- как показано в главе «Периодическая система материи и пространства», существует предел устойчивости для массы ядра тяжелого элемента (;245 а.е.), напрямую связанный с фундаментальной длиной свободного ЭМП – через размеры протона (нейтрона);
- для радиоактивного вещества существует критическая масса, при которой неизбежна цепная реакция распада ядра;
- критическая масса существует для нейтронной звезды: достигнув её, она самопроизвольно «сваливается» в гравитационный коллапс, навсегда покидая свой родной фундаментальный уровень – вещественный мир.
Во втором случае качественный переход осуществляется при произвольном количестве материи: скачок происходит, когда интенсивность движения этой материи превышает определенный порог. Обычно с этим порогом вполне логично связывают некоторую критическую температуру. Это может быть:
- температура, при которой исчезают различия в физических свойствах между жидкостью и паром, находящимися в равновесии (плотности насыщенного пара и жидкости становятся равными, граница между ними исчезает, и теплота парообразования превращается в ноль);
- «точка Кюри» - температура, выше которой исчезает намагниченность ферромагнетиков;
- температура, ниже которой жидкий гелий теряет вязкость (трение), обретая сверхтекучесть и аномально высокую теплопроводность (в миллионы раз большую, чем у обычного жидкого гелия);
- температура сверхпроводимости, ниже которой электрическое сопротивление проводника практически полностью исчезает;
- температура плавления и кипения – широко распространенных в природе фазовых переходов первого рода.
Впрочем, критическая интенсивность движения может быть выражена не только через температуру, но и через скорость или ток.
Так, критической скоростью в вещественном мире является скорость света: единственный случай, когда вещественный объект развивает скорость света – это падение его в «чёрную дыру», то есть преодоление большого энтропийного барьера (БЭБ): только покидая наш фундаментальный уровень организации материи, вещество способно развить скорость света.
Что касается критического тока, приведем широко известный пример, когда увеличение тока, текущего в сверхпроводнике, до определенного значения приводит к потере проводником свойств сверхпроводимости – к переходу его в нормальное состояние.
Во всех этих рассмотренных случаях – простейших с точки зрения теории систем – существуют простые причинно-следственные связи: состояние материи в данный момент качественно определяется её количеством и интенсивностью её движения, переход в новое качество возможен лишь с преодолением неких критических точек. Но такая прямая и однозначная связь является скорее исключением, чем правилом.
В более сложных системах (в частности, в системах с большой динамической сложностью) не бывает критических точек перехода. Здесь переходными являются целые области, многомерные в общем случае, то есть зависящие от множества параметров.
Именно с этим различием связаны проявления случайности, вероятностный характер нашего мира, отсутствие в нем детерминизма по Лапласу и Декарту.
Именно поэтому, когда мы говорили о периодической системе материи и пространства, мы подчеркивали условность количественно-материальных периодов, связанных с упорядочивающим ростом сложности жизни.
Далее нам предстоит попытаться понять, как сложность влияет на процессы эволюции, а также, как связаны между собой сложность системы и причинность.
ПРИЧИННОСТЬ. ДВА ТИПА СЛОЖНОСТИ – ДВА ТИПА ЭВОЛЮЦИИ
«Я не предложу и двух центов за простоту по эту сторону сложности, но всё отдам за простоту по ту сторону сложности» Дж. Биллингс
Самое тривиальное свойство сложных систем – их непредсказуемость. Поведение сложной системы, способной к самоорганизации, не может быть однозначно экстраполировано на будущее. И это вполне естественно: любая экстраполяция возможна лишь для линейных систем. Сложная система принципиально нелинейна, и эта нелинейность задается в первую очередь тем, что её системные свойства не являются арифметической суммой свойств элементов, из которых она состоит. Математически это означает невозможность применить к сложным системам линейный принцип суперпозиции, что констатирует нелинейный статус таких объектов.
Надо ли уточнять: чем сложнее система, тем менее её поведение склонно подчиняться принципу причинности. Так причинна ли природа? И что такое детерминизм в нелинейном иерархически организованном мире?
В настоящее время наука соглашается с тем, что полного детерминизма, на котором настаивал Лаплас, в природе нет и быть не может. Действительно, полный, абсолютный детерминизм с абсолютной точностью предопределяет все события в мире. Другими словами – детерминированный мир – это раз и навсегда заведённая игрушка, ничего в поведении которой изменить уже нельзя. В таком мире нет места случайности, не говоря уже о свободе воли, а значит и о каком-либо смысле существования – ни мира в целом, ни любого его элемента в частности. Более того, в некотором роде в таком мире вообще теряет смысл понятие времени: какая разница – произошло уже событие или произойдет через секунду (день, столетие), если оно предопределено, то есть, по сути, уже произошло – до своего возникновения. По сути – это неподвижный, застывший мир, ибо это мир раз и навсегда развернутый не только в пространстве, но и во времени. Именно этот мир имели в виду элеаты 2,5 тысячи лет назад, полемически заостренно утверждая: «движенья нет», противопоставляя свой тезис гераклитовому «всё течёт». (Модель именно такого, линейного и одноуровневого мира - не подозревая, впрочем, об этом – строили Минковский и Эйнштейн, создавая концепцию четырехмерного пространства-времени). Однако, как мы уяснили ранее [7], ни метафизический (элеатов), ни диалектический (гераклитов) взгляд на движение (и на мир в целом) не абсолютен. Истина состоит в том, что движение диалектически двухфазно: одна из фаз – это состояние, вторая – скачкообразная смена одного состояния на другое, что полностью отражает дискретность нашего мира – его материи, пространства, движения и структуры. Эта же дискретность, как мы видели уже в разделе «Фрактальный биллиард и необратимость», позволяет понять, откуда возникают процессы дезорганизации и самоорганизации.
Но вернемся к принципу причинности и к детерминизму. Как мы только что поняли, вульгарный механистический детерминизм повторяет примитивную метафизическую концепцию элеатов: картины абсолютно предопределенного мира Лапласа и обездвиженного мира Парменида-Зенона тождественны. Почему же одна и та же картина мира – пусть и в разных формах – упорно возникает в науке на протяжении тысячелетий? Во-первых, потому, что она отражает линейный, упрощенный взгляд на мир. (Все знают: понять – значит упростить). Во-вторых, потому, что простота и сложность в этом мире стоят рядом: они не разделены ничем, кроме энтропийного (сложностного, информационного) барьера. И, как мы увидим далее, однозначность и детерминизм происходящего часто связаны именно с переходом материей энтропийного барьера, то есть, со скачком сложности.
В предыдущей главе мы рассматривали такие переходы в связи с достижением материей критических состояний двух типов (статических и динамических). Теперь нам предстоит понять и объяснить, как это связано с двумя типами сложности, которая также может быть статической и динамической.
Что происходит, когда материя переходит энтропийный барьер? Когда этот переход становится возможным? Лучше всего эти вопросы рассмотреть в связи с большими энтропийными барьерами, то есть, с переходом материи с одного фундаментального уровня организации на другой. Что же происходит при этом? Переход БЭБ – это всегда бестраекторный скачок, связанный с информационным коллапсом («забыванием» предыдущего состояния). Когда свободное ЭМП (в принципе ненаблюдаемое нами) переходит в вещественное состояние (образует пару частица-античастица или поглощается веществом), обнаруживая себя тем самым для вещественного наблюдателя или вещественного прибора, коллапс информации о предыдущем состоянии материи предстает перед нами как «коллапс волновой функции Шредингера» (термин квантовой механики). То есть, коллапс информации – это следствие асимметричной изолированности между собой двух фундаментальных уровней организации пространства-материи, наличия между ними БЭБ. Эта изолированность проявляется в виде принципиальной ненаблюдаемости свободного ЭМП из вещественного мира (ненаблюдаемости любых процессов, происходящих на нижнем уровне организации материи, с точки зрения наблюдателя, находящегося на более высоком уровне). Однако, коллапс информации при переходе БЭБ означает также скачок сложности (статической сложности, если быть точнее).
Поясним этот тезис на простейшем примере. Предположим, что у нас есть очень большое количество крупинок. Их совокупность представляет собой весьма большую статическую сложность, связанную с их количеством. Но мы решили спечь, склеить это множество крупиц, частичек в единое целое. Единственное наше требование в связи с этим: количества частиц должно быть достаточно, чтобы заполнить ими форму, в которой будет выпекаться наш «кирпич». Произведя «кирпич», мы, не изменяя количества материи, скачком уменьшаем весьма большую статическую сложность в самую маленькую, которая равна единице. Такими «кирпичиками» вещественного мира являются протоны и другие элементарные частицы, обладающие массой, а «крупицами», из которых могут быть образованы эти «кирпичики» - фотоны, вернее элементы свободного ЭМП. Так же, как и в нашем примере, статическая сложность совокупности фотонов, из которых образуется элементарная вещественная частица, может быть весьма велика. Результирующаяся же сложность элементарной частицы вещественного мира всегда равна единице. В этом и заключается суть энтропийного (сложностного) барьера: информация о предыдущем состоянии материи не просто теряется, эта информация перекодируется таким образом, чтобы предстать в виде нового элементарного (единичного) блока, дав простор для дальнейшей эволюции материи, ее усложнения. Но не просто усложнения, ведущего в никуда, в «дурную бесконечность», а усложнения в рамках определенного иерархического уровня организации материи, ограниченного сверху таким же БЭБ, как и снизу. Так, вещество, достигнув предельной для себя статической сложности (например, критической массы нейтронной звезды), сваливается в гравитационный коллапс. И снова с материей происходит то же, что всегда происходит, когда она преодолевает БЭБ снизу вверх: вещество, падая в черную дыру, претерпевает информационный коллапс (забывает всё о своем предыдущем состоянии), а статическая сложность трансформирующейся материи скачком превращается из весьма большой в самую малую, единичную! Последнее напрямую связано с тем, что черная дыра, образовавшаяся из нейтронной звезды с критической массой, является в своем поствещественном мире всего лишь элементарной частицей, кирпичиком своего фундаментального уровня организации, подобно тому, как протон является элементарным кирпичиком вещественного мира.
Так в целом выглядят самые большие вехи эволюции материи – большие энтропийные барьеры, преодоление которых, как мы видели, в первую очередь связано со скачкообразной трансформацией статической сложности и сильно детерминировано – зависит от критических количеств материи.
Если на графике на оси абсцисс отображать количество материи, а на оси ординат статическую сложность, то получится ломаная пилообразная линия, изломы которой совпадут с точками на оси абсцисс, соответствующими БЭБ. Несколько упрощая, можно сказать: поскольку в рамках одного фундаментального уровня организации статическая сложность ведет себя как линейная функция, именно она лежит в основе линейных представлений о нашем мире, в первую очередь связанных с причинностью и детерминированными процессами.
Но есть и другая сложность – динамическая. Именно она связана со случайностью всего сущего, с непредсказуемым поведением систем, которые мы называем сложными, само собой подразумевая, что речь идет об их динамической сложности. Что же это такое – динамическая сложность? И как она связана со статической? И когда эта динамическая сложность достигает своего максимума? Ясно, что минимальна динамическая сложность там, где минимальна и статическая, то есть, когда мы имеем дело с единичной сложностью – с одним единственным элементом. Интуитивное чувство, подсказывающее нам, что динамическая сложность определяется богатством связей, существующих между элементами системы, нас здесь не подводит: система, состоящая из одного элемента, обладает минимальной – единичной – сложностью, как статической, так и динамической. Но количество связей между элементами системы растет факториально с ростом количество этих элементов!!! Значит ли это, что динамическая сложность всегда растет внутри одного уровня организации материи с ростом статической сложности, только значительно быстрее? Если бы пространство-материя не была организована иерархически и не обладала соответственно организованной структурой, так бы и было. Но мы не случайно чуть выше говорили, что динамическая сложность задается всем богатством собственных связей системы: богатством, а не КОЛИЧЕСТВОМ их!
Кроме количества элементов в случае динамической сложности решающую роль играет количество степеней свободы системы или, другими словами, - количество вариантов существования данной системы, которое и задает «поле случайностей», непредсказуемость поведения данной конкретной системы и, одновременно, степень ее индетерминированности.
Проиллюстрируем сказанное простым примером. Пусть у нас есть замкнутый объем, в котором существует, например, 100 равноценных позиций для размещения 100 одинаковых шаров. Тогда, не поместив туда ни одного из шаров, мы будем иметь на 100% предсказуемую (пустую, нулевую систему). Если мы поместим туда один шар, мы будем иметь 100 степеней свободы, сто вариантов размещения шара внутри единого объема (система предсказуема на 1%). Если шара внутри объема два, вариантов, согласно простейшей комбинаторике, будет уже 4950=100·99/2 («предсказуемость» такой системы равна примерно 0,02%). Количество подобных размещений (сочетаний) выражается в общем случае известной формулой
Сmn = m!/(n!·(m-n)!) ,
где m – количество ячеек для размещения одинаковых шаров, n – количество таких шаров, а m! и n! - соответствующие факториалы.
Простейший анализ приведенной выше формулы показывает, что максимума число размещений достигнет, когда n=m/2, то есть, в нашем случае при 50 шарах, размещаемых в 100 ячейках. Количество вариантов такого размещения весьма велико (~10^29). Далее, с ростом количества размещаемых шаров (статической сложностиом количества размещаемых шаров ()мыз в 100 ячейках. Количество вариантов такого размещения весьма велико ()) вариабельность системы будет снижаться. При 99 шарах вариантов размещения будет столько же, как и в случае с одним шаром – ровно 100, поскольку размещаться в объеме будет всего одна вакансия – незанятая шаром позиция. И только при n=100, когда объем полностью заполнен, система становится одновариантной, полностью предсказуемой, детерминированной. Другими словами, если понимать динамическую сложность, как потенциальную многовариантность системы, как степень её неопределенности, непредсказуемости её состояния, и, следовательно, поведения в следующий момент времени, следует признать, что в диапазоне изменения статической сложности от минимума (единицы)ним шаром - ровно нтов размещения будет столько же, сколько и в случае о до максимума (критического для данного уровня организации материи её количества) динамическая сложность ведёт себя необычно, достигая максимума в середине этого диапазона. В разделе «Периодическая система материи и пространства» было показано: человек – наиболее динамически сложная система в вещественном мире – расположен точно в середине диапазона статических сложностей нашего мира (если этой «серединой» считать среднее геометрическое из минимальной и максимальной масс диапазона абсолютной устойчивости вещества – от протона до коллапсирующей нейтронной звезды).
Сделаем необходимые пояснения и выводы.
1. Динамика сложных систем асимметрична: раз уж мы использовали аналогию с шарами, заметим, что симметрия эволюционных процессов такова, что каждый следующий «шар» (то есть, «блок информации» в нашем случаева, что каждый следующий шартрична: раз уж мы использовали аналогию с шарами, заметим, что симметрия эволюционных процессов) больше предыдущего в к раз. Это геометрическая прогрессия объясняет, почему середина диапазона статических сложностей должна определяться, как среднее геометрическое его граничных значений, а также то, что эволюционным процессам свойственно ускоряться, нарастать по экспоненте (напомним: блоки информации, динамические сложности при этом также растут в геометрической прогрессии). Нелинейная комбинаторика эволюционных процессов сложнее известной нам линейной. Да и вся эволюционная математика иерархического мира имеет принципиальные отличия от той математики, к которой мы привыкли. В ней нет нуля (сложность всегда начинается с единицы): «презумпция нуля» здесь заменена «презумпцией единицы». Нет в ней, соответственно, и точки отсчета: отсчет всегда ведется от многомерной области, определяющей состояние объекта, системы. Более того, в эволюционной математике полностью отсутствует такое элементарное арифметическое действие, как сложение (вычитание): по сути, низшим, элементарным действием такой математики является умножение. Всё это будет описано в следующих книгах данной серии («Квантовая теория эволюции» и «Иерархическая математика»).
2. Когда мы говорили об объеме с заданным количеством позиций для размещения в нем элементов (шаров), мы представляли не просто некий объем, а идеальную структуру, задающую вполне определенные ограничения на размещение в ней шаров. Такой же идеальной структурой является структура нашего фундаментального уровня организации пространства-материи, то есть, вещественного мира. Мы даже точно знаем количество «ячеек»и об объеме с заданным количеством позиций для размещения в нем элементов () этой структуры – их 2·1057. Это коэффициент масштаба вещественного мира. Если собрать воедино и плотно «упаковать» 2·1057 протонов, они образуют нейтронную звезду с массой, равной критической. Это значит, что в следующее мгновение эта звезда претерпит гравитационный коллапс и из объекта вещественного мира, обладающего максимальной статической сложностью, равной 2·1057 (и при этом минимальной динамической)ации пространства-материи, то есть, вещественного мира. Мы даже точно знаем количество "а нашего фундаментального уровня превратится в нечто новое, единое целое, монолитное – минимально возможную черную дыру, «элементарную частицу» поствещественного мира. Эта элементарная поствещественная сущность обладает единичной статической сложностью (в своем мире) и, соответственно, минимальной динамической.
3. Внутри фундаментального уровня организации пространства-материи с ростом статической сложности динамическая сложность сначала растет (до максимума в середине диапазона статической сложности данного уровня), затем снижается до минимума – в точке максимальной статической сложности – в точке перехода материей большого энтропийного барьера, в точке трансформации материи в новое фундаментальное состояние. Таким образом в точке перехода материи БЭБ, сопровождающемся информационным коллапсом, («перекодированием» информации, формированием новых, гораздо более крупных «информационных блоков» - единичек новой ступени эволюции), статическая сложность материи меняется скачком (от максимальной для предыдущего уровня падает до 1), а динамическая сложность меняется плавно (и в конце предыдущего диапазона – уровня материи – и в начале следующего динамическая сложность минимальна и равна единице), если вообще слово «плавно» применимо к процессам, в основе которых лежит дискретность.
4. На границах фундаментальных уровней организации пространства-материи (в области БЭБ) материя ведет себя вполне детерминированно, предсказуемо переходя БЭБ по достижении критической статической сложности (меры материи)едет себя вполне детерминировано. Похоже ведёт себя материя на границах подуровней организации (внутри фундаментальных)ии БЭБ по достижении критической статической сложности (), но об этом – позже. Это «причинная эволюция»льныхницах подуровней организации () материи, эволюция неизбежная, неотвратимая, подчиняющаяся точным законам (хотя до конца и не сформулированным нами). Но есть и другой тип эволюции, напрямую связанный с вероятностным характером процессов развития системы с няется скачвысокой динамической сложностью. Поскольку максимальная динамическая сложность приходится на центр фундаментального уровня организации материи, именно здесь в наибольшей степени проявляется непредсказуемость эволюционных процессов, их многообразие, динамическое богатство выбора. Как уже не раз говорилось ранее, в центре вещественного мира, его эволюции, обнаруживается самое динамически сложное и непредсказуемое явление этого мира – человек. Чуть ниже – жизнь вообще и высшие её формы в частности, чуть выше (статически, но не динамически) - общественные формы движения, эволюции. Другими словами, два типа сложности (статическая и динамическая) объясняют существование в мире двух форм эволюции – детерминированной и вероятностной, которые, впрочем, обладая противоположным характером, образуют единую диалектическую пару.
5. Определившись с двумя типами сложности, мы можем теперь лучше понять, что же такое сложная система.
Принято считать, что все объекты нашего мира являются сложными системами. И в этом есть доля истины. С высоты сегодняшнего понимания можно сказать: сложная система – это любой объект, обладающий внутренней структурой. Опять обращаясь к нашему фундаментальному уровню организации, рассмотрим, что из себя представляет протон – элементарный кирпичик вещественного мира. С точки зрения этого мира протон – это элемент, обладающий единичной статической сложностью, из которого всё состоит, неделимый, вечный, По сути, так оно и есть. Протон обладает минимальной динамической сложностью, выражающейся в его способности занимать определенное место в пространстве, создавая при этом единичное, минимальное гравитационное поле. По сути, этой динамической сложностью одного, нескольких и даже большого количества протонов можно пренебречь и описывать их поведение и поведение следующих подуровней организации, на них основанных (атомов, молекул, кристаллов, механических тел), не как поведение сложных самоорганизующихся систем, а как объектов, обладающих статической сложностью (массой, гравитационным и электростатическим притяжением, химическим сродством и т.д.).
Динамической сложностью вещественной системы, «состоящей из протонов», нельзя пренебречь, если реальная структура системы, определяемая количеством элементов и количеством и качеством связей между этими элементами и подуровнями, ими образуемыми, становится соизмеримой со сложностью структуры фундаментального уровня (вещественного мира).
Как уже не раз говорилось ранее, необходимым условием этого является близость статической сложности системы к центру диапазона статических сложностей всего нашего фундаментального уровня организации материи (вещественного мира). Необходимым, но не достаточным.
Почему далеко не любые 78 кг эволюционирующей материи становятся человеком, и, наоборот, почему вообще столь маловероятное событие становится возможным в нашем почти невероятном мире – главный вопрос квантовой теории эволюции, которой должна быть посвящена соответствующая книга. В последней главе этого раздела («Вентильность пространства-материи») мы попытаемся коротко ответить на некоторые вопросы теории эволюционирующих сложных систем.
Но перед этим нам ещё раз предстоит вернуться к вопросу о системной природе необратимости. Если в предыдущем разделе природа необратимости выводилась из фрактальности нашего мира в целом и всех его объектов в частностиая количеством элементов,, то в следующей главе мы попытаемся связать необратимость с иерархичностью, многоуровневостью нашего мира, что находит выражение в иерархичности его структуры, показать, что необратимость создается межуровневой трансформацией материи, а, значит, и ее структуры.
СИСТЕМНАЯ ПРИРОДА НЕОБРАТИМОСТИ
«Что же вы, Юрий Львович, всё против течения плывёте?» – спросил его как-то в кулуарах один именитый учёный. – «Так если бы все плыли по течению, то и судоходства никакого не было бы», - ответил
Ю.Л. Климонтович [20]
Поиск истины – это всегда движение против течения, так как наука для того и существует, чтобы утверждать (часто противореча самой себе), что она уже постигла все тайны этого мира до конца, и ничего принципиально нового создать уже невозможно – надо только развивать (читай: шлифовать) уже открытое.
В своей книге Климонтович убедительно показывает, что адекватного физического объяснения явлений сверхпроводимости и сверхтекучести до сих пор не существу-
ет [20]. Давно замечено, что эти два явления, казалось бы, совершенно различные по сути, имеют несомненные сходства. Одно из самых принципиальных их сходств открыто самим Климонтовичем. Речь идет о двух типах флуктуаций – низкочастотных («медленных», как их еще иногда называет Климонтович) и высокочастотных (или «быстрых»). Эти два типа флуктуаций Климонтович заметил как в сверхпроводящих системах, так и в связи со сверхтекучестью жидкого гелия. При этом низкочастотные флуктуации ассоциированы Климонтовичем именно с аномальными состояниями материи – сверхтекучестью и сверхпроводимостью. В чем же принципиальность открытия Климонтовича? Не считая, конечно, того, что оно не укладывается в рамки принятых наукой теорий соответствующих явлений. Так, в теории фазовых переходов второго рода, развитой Ландау, находит отражение только поведение быстрых флуктуаций. Однако, главное – не в этом, Принципиально важно то, что открытие Климонтовича позволяет только теперь по-новому, с единых системных позиций объяснить столь разные явления – сверхпроводимость и сверхтекучесть.
Дело в том, что наличие двух независимых друг от друга флуктуаций с разными частотами (а, значит, и длинами волн!) прямо указывает на наличие в такой системе двух независимых структур (как раз и задающих разные длины волн!), то есть, другими словами, говорит о существовании в данных явлениях, как минимум, двух квазиизолированных друг от друга уровней организации материи. А уже из этого, например, следует, что фракция жидкого гелия, обладающая свойствами сверхтекучей жидкости, - это более низкий уровень организации материи по отношению к обычному жидкому гелию. Действительно, именно низкочастотные колебания (более длинноволновые, с более «редкой» структурой) связываются Климонтовичем с возникновением сверхтекучей фракции и сверхпроводимости.
Но мы уже знаем, что нижележащие уровни организации материи из-за своей квазиизолированности от верхнего уровня обладают рядом специфических свойств. Это обсуждалось уже в [6,7], а также в настоящей книге (см. раздел «Непрерывный дискретиум…»). Напомним важнейшие из них.
1. Нижний уровень организации недоступен непосредственно для наблюдателя высшего уровня.
2. Нижний уровень организации может быть описан только с помощью волновой функции, которая опосредованно отображает некое циклическое, линейное, обратимое (одноуровневое) движение без диссипации (то есть, без потери энергии и без ее трансформации, в частности, без трения).
3. Обладая разными структурами, соседние уровни независимы друг от друга: их характерные движения не взаимодействуют между собой, подобно тому, как свободное ЭМП не взаимодействует с гравитацией: они «прозрачны» друг для друга [6,7].
4. Единственное взаимодействие, возможное между соседними уровнями организации материи – это межуровневая трансформация материи, связанная со скачком, с переходом ею ЭБ – исчезновением части материи на одном уровне и появлением её на другом, сопровождающимся коллапсом волновой функции (формально).
5. Весь нижний уровень в связи с этим предстает перед наблюдателем как нечто единое целое, не имеющее частей, элементов, обладающее свойством нелокальности – скоростью взаимодействия, существенно превышающей скорость движения на верхнем уровне организации, что, в свою очередь, непосредственно вытекает из того, что у нижнего уровня организации структура – реже, элементы пространства крупнее. Именно с увеличением элементарной длины волны собственных колебаний связаны и увеличение скорости (нелокальность) и уменьшение частоты флюктуаций, на которые указывает Климонтович.
Именно эти системные свойства материи и помогают нам лучше понять физический смысл таких необычных, кажущихся совершенно парадоксальными, явлений нашего мира, как сверхтекучесть и сверхпроводимость. Впрочем, не только этих. Необходимо еще раз отметить глубокое сходство между упомянутыми явлениями и свойствами свободного ЭМП. Первой, как это часто бывает, подметила эту аналогию математика, описав все эти явления с помощью одного и того же аппарата волновых функций. Но, как говорилось ранее, волновыми уравнениями хорошо описываются нижние уровни организации пространства-материи, квазиизолированные от внешнего (вышестоящего) наблюдателя энтропийными барьерами. Действительно, свободное ЭМП является нижним по отношению к ВМ фундаментальным уровнем организации пространства-материи, отделенным от ВМ БЭБ. Что касается, например, жидкого гелия, то это один из низших подуровней организации внутри того фундаментального уровня организации, который мы называем «вещественным миром» (ВМ). Квазиизолированность сверхтекучей фракции жидкого гелия, «независимость» ее поведения от поведения нормальной фракции жидкого гелия выражается, в первую очередь, в отсутствии трения между этими фракциями (подуровнями организации). Их квазиизолированность вполне естественна, так как обусловлена вполне определенным энергетическим (температурным) барьером, разделяющим их. Скачкообразные переходы между этими состояниями физика называет фазовыми переходами ;;-го рода. По сути же это энтропйные барьеры между соседними подуровнями организации пространства-материи, отличающиеся друг от друга своими независимыми подструктурами. О какой независимости идет речь? Разные фракции жидкого гелия (нормальная и сверхтекучая) по разному реагируют на внешние воздействия: в них разные скорости звука, разные вязкости, разные теплопроводности.
Возникает естественный вопрос: как могут два родственных материальных объекта, пусть и квазинезависимых друг от друга (а как это?), находясь в одной и той же области пространства (дважды заполняя одну область?), совершенно не реагировать друг на друга, не замечать друг друга, не сливаться в единое целое? Как можно взаимно проникать друг в друга (по мнению внешнего наблюдателя) и не испытывать трения между собой?
Конечно, это возможно только, если данные объекты принадлежат разным уровням организации пространства-материи, то есть обладают разными структурами, независимыми друг от друга. Именно независимость их структур ответственна за отсутствие какой-либо связи между их движениями (движения полностью задаются структурами).
Подобно тому, как свободное ЭМП не взаимодействует с вещественным миром, без диссипации и трения пронизывая отдельные его объекты, обтекая другие и отражаясь от третьих, пока не поглотится веществом – частично или полностью (то есть, пока не преодолеет БЭБ и не перестанет быть свободным ЭМП), сверхтекучая фракция жидкого гелия также не испытывает трения, двигаясь в одном пространстве с другими вещественными объектами (включая «нормальную» фракцию жидкого гелия), поскольку последние находятся на другом, более высоком уровне организации.
Эту ситуацию следовало бы описать иначе. Описание это парадоксально и мало походит на истину, но, тем не менее, оно точнее всего отражает суть. Дело в том, что никакого «единого пространства», где одновременно помещаются две фракции жидкого гелия, в природе не существует, как не существует континуума, абсолютного, актуально бесконечного вглубь пространства. Что же существует? Существует два (в рассматриваемом приближении) пространства (подпространства - точнее), представляющих из себя два дискретиума, вложенных один в другой, являющие собой две независимых структуры двух независимых движений. О том, что такое непрерывный дискретиум пространства-материи (НДПМ), подробнее говорилось в посвященном ему разделе данной книги.
Поскольку тема эта чрезвычайно глубока, мы не ставим себе цели здесь и сейчас исчерпывающе раскрыть все стороны этих многогранных явлений, тем более, построить их новую, более полную теорию. Остановившись лишь на некоторых системных аспектах необратимости, возникающей в области фазовых переходов ;;-го рода, нельзя обойти вниманием и проблему нелокальности квазиизолированных уровней организации, лежащих ниже наблюдателя. В данном случае эта нелокальность проявляется в виде аномально большой теплопроводности сверхтекучей фракции жидкого гелия, которая может быть объяснена большей характерной пространственной дискретой (длиной волновых процессов), что и соответствует нижеорганизованной структуре и большей характерной скорости связи между элементами на этом (нижнем) уровне организации.
Несколько слов о сверхпроводимости. Все, что мы говорили о системном подходе к анализу сверхтекучей фракции жидкого гелия, в значительной степени необходимо отнести и к явлению сверхпроводимости. Хотя бы потому, что в первом приближении сверхпроводимость может быть сведена к «сверхтекучести электронов». В частности, нелокальность здесь проявляется в том, что укрупнение структуры пространства-материи в сверхпроводящем материале может быть интерпретировано, как самоорганизация электронов, их кооперация, их способность двигаться не по одиночке, а крупными «блоками».
Еще более интересен другой аспект этого явления. Известно, что электроны в сверхпроводящем материале меняют свою природу: из фермионов они превращаются в бозоны (частицы с нулевым или целым спином), для чего им необходимо объединиться в устойчивые пары. Как могут две частицы, обладающие одноименными зарядами, слиться в одно целое, современная физика внятно не объясняет. Ведь для этого электронам надо преодолеть чрезвычайно большие силы кулоновского отталкивания. Странно, что для «преодоления» совершенно аналогичных «сил взаимного отталкивания» протонов в ядре, физика придумала сильные внутриядерные взаимодействия (совершенно избыточные, как было показано ранее в этой книге) и даже целую новую науку – квантовую хромодинамику (избыточную вдвойне). Представляется, что объяснение парадокса слияния двух электронов в одно целое лежит в той же плоскости, что и слияние нуклонов в ядре: при расстояниях, меньших ;фЭМП, электроны не отталкиваются друг от друга, так как на этих расстояниях кулоновские силы полностью отсутствуют – для них это «мертвая зона». Другое дело, что условия для критического сближения электронов (и, следовательно, для возникновения эффекта сверхпроводимости) возникают при охлаждении проводника до достаточно низких для этого температур.
Заметим также, что квазиизолированность одного из энергетических подуровней организации пространства-материи, сопровождающаяся возникновением явлений самоорганизации (кооперативного поведения), возможно не только на нижних подуровнях организации (изоляция сверху), но и на высших подуровнях (изоляция снизу). Примером последнего может служить квантовый генератор (лазер), где «самоорганизация фотонов» происходит вследствие принудительного перевода молекул рабочего вещества в перевозбужденное состояние.
И, наконец, несколько слов об одном из самых загадочных явлений современной физики – об испускании (поглощении) веществом ;-квантов без отдачи (эффект Мёссбауэра). Какое отношение он имеет к системной природе необратимости? Самое прямое и непосредственное: необратимость излучения (поглощения) в этом эффекте тесно связана с системным поведением излучающего (поглощающего) объекта. Действительно, при низких температурах (опять нижние «квазиизолированные» уровни организации пространства-материи!) кристаллы вещества начинают вести себя весьма необычно: ядра атомов кристаллической решетки вдруг перестают испытывать отдачу при резонансном поглощении (излучении) ;-квантов.
Другими словами, кристалл начинает испытывать отдачу в целом (а не по отдельности – каждое ядро, поглощающее или испускающее квант), то есть, приобретает в этой части свойство нелокального объекта засчет кооперативного поведения элементов сложной системы. Таким же образом, как это происходит в свободном ЭМП, в сверхтекучем гелии, при явлении сверхпроводимости и в квантовом генераторе.
Только системный взгляд на иерархическую организацию пространства-материи позволяет с единых позиций качественно объяснить природу поведения столь разных объектов материального мира, «аномальных» с точки зрения современной физики, но совершенно нормальных на взгляд человека, мыслящего системно.
ВЕНТИЛЬНОСТЬ ПРОСТРАНСТВА-МАТЕРИИ
«Все что делается для истины и против нее в равной степени ей служит»
В.Гюго
Удивительным образом Виктор Гюго сформулировал сущностное свойство истины – её вентильность, однонаправленность, а еще вернее – неравноценность двух направлений: истины и заблуждения.
И хотя все знают, что истина одна, а заблуждений много, истина всегда торжествует – в конечном итоге! Видимо, потому, что она всегда устремлена вверх, тогда, как заблуждения, будучи хаотически направлены в разные стороны, дают в векторной сумме нуль.
Но «ВЕНТИЛЬНОСТЬ ИСТИНЫ» к тому же является еще и частным проявлением другого более фундаментального свойства нашего мира. Это свойство мы называем ВЕНТИЛЬНОСТЬЮ ПРОСТРАНСТВА-МАТЕРИИ. Что это за свойство, и почему оно названо фундаментальнейшим?
Чтобы понять это, нам еще раз придется вспомнить Второе начало термодинамики (ВНТД), его физические аспекты. Смысл ВНТД в неизбежности необратимых изменений, ведущих к дезорганизации системы, к ее хаотизации, к потере этой системой внутренней сложности, информационной ценности, то есть, к повышению ее энтропии. (Все это, как вы понимаете, различные стороны одного и того же процесса).
Однако, ключевой момент, напрочь отрицающий всеобщность ВНТД – это применение его только к изолированным, замкнутым системам. Только в замкнутых системах торжествует ВНТД. Но именно благодаря этому моменту возникает самая большая проблема ВНТД: полностью изолированных, замкнутых самих на себе систем в мире не существует вообще.
Выходит, ВНТД вовсе не имеет смысла, не имеет права на существование? Конечно, ВНТД имеет вид на жизнь, но лишь как очень простая, без затей идеализация, способная описывать линейные процессы, свойственные небольшим концентрациям материи и интенсивностям ее движения. Естественно, незыблемым остается его запрет на создание вечного двигателя любого рода. Кроме, впрочем, одного – нашего мирозданья в целом, да и то, благодаря тому, что это мирозданье, как мы уже выяснили ранее, вовсе не является замкнутой, изолированной системой – в любом понимании этих слов.
Напомним еще один казус, связанный с ВНТД: гипотетическую «тепловую смерть Вселенной». Заметим: если бы материя Вселенной действительно «родилась» из ничего в недрах «Большого Взрыва», во что до сих пор верят многие физики и космологи – этот сгусток материи, пусть и трансформирующийся во времени, действительно представлял бы из себя некую замкнутую на себя систему (нечто само в себе), что неизбежно вело бы его к «тепловой смерти». Однако реальная эволюция Вселенной идет совсем по другому сценарию – по пути усложнения всего сущего. Что же позволило миру пренебречь ВНТД? Разгадка проста: у ВНТД есть антиподы, противостоящие ему. Существуют силы, препятствующие победе хаоса, не дающие материи самопроизвольно распределиться равномерно в пространстве – по одной элементарной частице на кубический километр. Главной силой, собирающей материю, является сила гравитации, царящая в вещественном мире. Все известные нам сгустки материи (пылевые облака, туманности, звезды, галактики) образованы гравитационными силами притяжения. Вся эволюция, всё усложнение нашего мира не было бы возможно без гравитации. Без гравитации невозможна была бы атмосфера Земли: согласно ВНТД она давно бы рассеялась в пространстве. А атмосферные явления Земли, вся эта необузданная стихия, несущая в себе столько непредсказуемых катастроф в виде ураганов, торнадо, цунами? Разве не должна эта стихия подчиниться ВНТД: «остыть», перемешаться за 5 млрд. лет, сделаться однородной? Все так и было бы, если бы наша атмосфера не была бы сверх-открытой системой: здесь пересекаются разные силы – и гравитация, и электромагнитное поле Земли, и ее вулканическая деятельность, воздействия солнечного и космических излучений. Кстати, в сложной системе, чтобы она эволюционировала в сторону динамического усложнения, важен именно этот фактор полиоткрытости, открытости разным уровням воздействия. Да и сама такая система становится многоуровневой, иерархически организованной. Та же гравитация сама по себе часто действует на Земле в унисон ВНТД – выглаживая рельеф Земли, например. Но это все лежит на поверхности и поэтому объясняет только явления, а не сущность. Не объясняют подобные рассуждения и почему на Земле возникла жизнь, как смогла живая материя в столь жёстких временных границах развиться из простейших форм до невероятно сложных, перерасти биологические рамки, став социальной формой движения материи и «геологообразующей силой» (Вернадский)? Наконец, где предел этому развитию?
Вопреки расхожим представлениям не отвечает ни на один вопрос из этого ряда теория эволюции Дарвина. Она не способна объяснить даже, как возникают новые биологические виды [25], хотя и называется «Происхождение видов…». Не останавливаясь подробно на теории Дарвина, отметим:
1.Основной порок её – это её континуальность, вера в то, что главное – это микроизменения, закрепляемые самой природой, как целесообразные. Отсюда и поиск несуществующих промежуточных форм, и неспособность объяснить «квазиизолированность» родственных биологических видов, явно имеющих общие корни, но разошедшиеся, разделенные информационным барьером.
2.Если бы эволюция шла по Дарвину, то, благодаря своей постепенности, катастрофичности геологической истории Земли, случайности «положительных» изменений и неслучайности (ВНТД!) разрушительных тенденций, жизнь никогда бы не возникла. Даже возникнув, она никогда не вышла бы за рамки существования в виде микроорганизмов: нет на Земле ничего более по-дарвиновски приспособленного для жизни на ней!
3.Эволюция – и это доказано – шла на Земле скачками, большими этапами, разделенными между собой катаклизмами планетарного масштаба, меняющими на Земле все – от климата до ландшафта. И на каждом этапе наряду с простейшими (а, значит, надежнейшими) появлялись (получали толчок к развитию) формы жизни все более сложные (а, значит, и хрупкие)! Земля претерпела катастрофы такого масштаба, что, казалось бы, все живое должно было погибнуть или деградировать… Ан нет – всё наоборот: формы жизни «усложнялись» именно после этих вселенских пертурбаций.
Все сказанное выше позволяет нам сделать вывод о существовании неизвестного нам пока закона, который мы и постараемся сформулировать здесь – в общих чертах. Этот закон описывает главное динамическое свойство нашего иерархического мира – ВЕНТИЛЬНОСТЬ ПРОСТРАНСТВА-МАТЕРИИ. Это свойство напрямую вытекает из свойств непрерывного дискретиума пространства-материи (что отнюдь не делает его тривиальным): соседние уровни организации в иерархически организованном мире не могут быть равноценны, а движение материи между ними, следовательно, не может быть равномощным: движение снизу вверх всегда преобладает – оно значительно более вероятно, чем движение в обратном направлении. Вот, собственно, и вся суть вопроса: движение материи с низших уровней к высшим – это и есть усложнение её, направленная эволюция, связанная с увеличением «информационных блоков» этой эволюции на каждом из следующих этапов, с увеличением скорости самой эволюции. Более подробно о свойствах непрерывного дискретума пространства-материи (НДПМ), о больших энтропийных барьерах (БЭБ) и межуровневой фрактальной симметрии написано в ответствующих разделах данной книги и в работах [6,7].
Можно так сформулировать суть сказанного:
ВЕНТИЛЬНОСТЬ ПРОСТРАНСТВА-МАТЕРИИ – ЭТО ФУНДАМЕНТАЛЬНОЕ СВОЙСТВО ИЕРАРХИЧЕСКОГО МИРА, ВНУТРЕННЕ ПРИСУЩЕЕ ЕМУ БЛАГОДАРЯ ТОМУ, ЧТО ЕГО СТРУКТУРА ЯВЛЯЕТСЯ НЕПРЕРЫВНЫМ ДИСКРЕТИУМОМ ПРОСТРАНСТВА-МАТЕРИИ, СВОЙСТВО, КОТОРОЕ ОБЕСПЕЧИВАЕТ НАПРАВЛЕННУЮ ЭВОЛЮЦИЮ МАТЕРИИ, СПОСОБНОСТЬ ЕЁ К САМООРГАНИЗАЦИИ, САМОУСЛОЖНЕНИЮ – НЕ ПРОИЗВОЛЬНОМУ, А В СООТВЕТСТВИЕ С ЗАКОНАМИ МЕЖУРОВНЕВОЙ ФРАКТАЛЬНОЙ СИММЕТРИИ.
Прежде чем подвести итоги, необходимо остановиться на нескольких вопросах.
1.Имеется сущностная связь (подобие) между вентильностью пространства-материи и свойством тел, обладающих массой, притягиваться друг к другу.
2.Поскольку это подобие не лежит на поверхности, мы остановимся далее на нем подробнее. Но сначала отметим, что Закон всемирного тяготения (ЗВТ) не является чем-то уникальным. Скорее он – частный случай более универсального закона аттракции двух материальных объектов, ПРИНАДЛЕЖАЩИХ ОДНОМУ ФУНДАМЕНТАЛЬНОМУ УРОВНЮ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОСТРАНСТВА-МАТЕРИИ. Действительно, по сути, этот же закон действует на электромагнитном уровне организации (закон Кулона – это наше неполное знание о нем).
Закон, аналогичный ЗВТ, но совершенно неизвестный пока нам, действует и на постгравитационном уровне: черные дыры тоже притягиваются друг к другу, но закон их притяжения наверняка так же отличается от ЗВТ, как ЗВТ – от закона Кулона.
В главе «Закон трансформации материи…» упоминается о соответствующих силах аттракции и приводится выражение [16], описывающее их.
3.Сформулируем сказанное в предыдущем пункте короче: на каждом фундаментальном уровне действует закон аттракции, силы ее пропорциональны количествам материи, выраженным в соответствующих этому уровню мерах взаимодействующей материи (масса – мера материи для вещественного мира).
4.Но мера материи объекта – это, одновременно, и его статическая сложность в рамках данного фундаментального уровня организации. Другими словами, говоря о взаимном притяжении двух масс вещественного мира, мы подразумеваем тем самым свойство аттракции сложного сложным (сложность – статическая!), присущее нашему миру.
5.Заметим, что эволюция с ее увеличением на каждом следующем этапе сложности (блоков информации) и, соответственно, скорости эволюции также может быть интерпретирована с помощью понятия, выраженного как «аттракция сложного сложным». С той лишь разницей, что здесь речь пойдет не о статической, а о динамической сложности.
6.Другими словами, вентильность пространства-материи, ответственная за направленную эволюцию, за увеличение динамической сложности, и закон всемирного тяготения, отвечающий за самоорганизацию статически сложных объектов вещественного мира, имеют общую основу: силы и того и другого пропорциональны сложности реагирующих объектов. Разница «лишь» в том, что в одном случае речь идет о динамической, а в другом – о статической сложности. Но главное отличие – в тех пространствах, где действуют эти законы.
7.Итак, вентильность пространства-материи и Закон всемирного притяжения могут быть представлены, как частные проявления одного, более общего закона – Закона аттракции сложного сложным:
СИЛЫ АТТРАКЦИИ МЕЖДУ ДВУМЯ ОБЪЕКТАМИ ПРЯМО ПРОПОРЦИОНАЛЬНЫ СЛОЖНОСТЯМ ЭТИХ ОБЪЕКТОВ И ОБРАТНО ПРОПОРЦИОНАЛЬНЫ РАССТОЯНИЮ МЕЖДУ НИМИ.
8.Что же это за пространства, в которых действуют эти два закона? Это пространства, так же сильно отличающиеся друг от друга, как динамическая сложность отличается от статической. Если ЗВТ действует в обычном физическом пространстве вещественного мира (обычном, конечно, с учетом его дискретности, квантовости), то движение динамически сложных объектов может быть описано только в фазовом пространстве состояний.
Таковы, вкратце, основы понимания – что же такое вентильность пространства-материи.
Более подробно, в том числе с использованием математического аппарата для описания движения в сложностном фазовом пространстве состояний, этот и смежные с ним вопросы будут рассмотрены в следующих книгах данной серии:
1. Квантовая теория эволюции.
2. Первые начала миродинамики.
3. Иерархическая математика.
О ПРИРОДЕ ВЕЩЕЙ И ПОЛЕЙ
«Уж больно похожа философия на картину, написанную медом. На первый взгляд она кажется удивительной, но когда читаешь снова, остается только вздор».
А. Эйнштейн, физик
«Физика слишком сложна для физиков… Физика достаточно серьезная наука, чтобы оставлять её физикам».
Д.Гильберт, математик
«Математики никогда не знают, о чём говорят, и верно ли то, что они говорят».
Б.Рассел, философ
НОВАЯ КАРТИНА МИРА ИЛИ
ЧТО ТАКОЕ НЕПРЕРЫВНОСТЬ
КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА ЗЕНОНА-АРИСТОТЕЛЯ
ЧТО НОВОГО ВЫ УЗНАЛИ,
ПРОЧИТАВ ЭТУ КНИГУ
И Эйнштейн, и Гильберт, и Рассел по своему правы, хотя и дезавуируют, по сути, высказывания друг друга. Насколько они не правы – следует оценить вам самим…
Однако, поскольку природа одна – она не делится на департаменты, - то и наука, её описывающая, когда-нибудь должна предстать перед нами как единое целое…
А пока наука – это дважды замкнутый круг, где не только философия не может обходиться без физики, физика – без математики, а математика – без философии, но и – в обратном порядке – философия – без математики, математика – без физики, а физика – без философии не способны развиваться, что бы там ни говорили великие скептики.
В центре этого круга всегда стоял вопрос о непрерывности пространства. Теперь к нему необходимо добавить и вопрос об эволюции материи. Ибо, какую бы проблему не решала наука, она всегда решает проблему пространства, его структуры, то есть того, что связывает пространство с материей и задаёт характер её движения. Однако всё это возможно понять, только исключив из рассмотрения не обладающий структурой континуум.
И это касается не только физики с её трехмерным пространством и всевозможными фазовыми пространствами состояний, не только естествознания в целом… Забегая далеко вперед, выходя, может быть, за пределы сегодняшнего знания, заметим, что одно из свойств, открываемых в этой книге - вентильность непрерывно-дискретного пространства-материи, рождающее «стрелу (копьё) эволюции», так же противостоит стремлению к вечному саморазрушению, описываемому Вторым началом термодинамики («стрелой времени»), как добро в этом мире противостоит злу, преодолевая его, прорастая сквозь тлен и прах…
НОВАЯ КАРТИНА МИРА
ИЛИ ЧТО ТАКОЕ НЕПРЕРЫВНОСТЬ
«Я был весьма поражен в Брюсселе тем фактом, что континентальные физики <…> не утруждают свои головы размышлениями о реальных причинах вещей».
Э. Резерфорд
В центре классической науки всегда лежал принцип непрерывности. Подвергать сомнению непрерывность материи, пространства или времени – разве может быть что-либо бесплоднее этого занятия? Такое могли себе позволить лишь великие безумцы – «абсурдисты» античности, наиболее известным и одиозным (с точки зрения классики), из которых, несомненно, являлся Зенон Элейский. И мы поговорим о нем – чуть позже. А пока вернемся к классической науке. Как она понимала непрерывность?
Во-первых, с позиций антиатомизма: хотела она того или нет, она не могла допустить существования чего-то неделимого, будь то атом вещества или «атом пространства» или «атом времени». Действительно, признай неделимым элемент материи, тут же «выскочит» неделимый элемент пространства (вспомним Декарта: пространство, протяженность – лишь атрибут материи), а за ним – неделимый элемент времени. А следом за ним - Аристотель с его совместными с Зеноном парадоксами дискретного движения, первый из которых (изотахия) гласит: в дискретном мире движение возможно только с одной единственной скоростью. Могла ли классическая наука признать это положение, столь явно противоречащее «классической реальности»?
Во-вторых, непрерывность классической науки дурно-бесконечна: эта наука не знает предела ни в чем. Классический мир ничем не ограничен пространственно, он вполне может существовать вечно, он во всем актуально бесконечен – в нем не лимитированы ни количество материи, ни скорости её движения. И, что удивительно, даже нарушение категорического запрета Аристотеля на использование в науке актуальной бесконечности (дабы не плодить неразрешимых парадоксов) не приводит классическую науку к внутренним противоречиям – до той, впрочем, поры, пока классическая наука ограничивается механикой, вполне линейной и поэтому допускающей принцип суперпозиции пространства и материи (независимость их друг от друга, их абсолютность).
В-третьих, эта непрерывность континуальна: она опирается не только на актуальную бесконечность экстенсивную (вширь), как это было описано чуть выше, но и на актуальную бесконечность интенсивную, устремленную вглубь пространства-материи, ту, что математика обозначила словом «континуум», и который физика должна воспринимать не иначе, как гипотетическую актуально-бесконечную поделённость пространства и материи, практически эквивалентную антиатомизму, о котором говорилось несколько ранее.
Имела ли право на существование такая «классическая» непрерывность? Опирающаяся трижды на актуальную бесконечность (антиатомизм, беспредельность, континуум)? Конечно, нет. Тупиковость такой классической науки стала проясняться уже в XlX веке – с открытием электромагнитного поля и созданием его теории Максвеллом. В чем это проявилось? Объективно в том, что понятие поля должно было сразу же поставить крест… на континуальности материи и пространства. Дело в том, что вопреки общепринятому взгляду на ЭМП, как на нечто континуально-непрерывное, дело обстоит как раз наоборот. Действительно, поле – это материя, совершающая колебания, а колебания – это всегда: длина волны (дискрета пространственная), период колебания (дискрета временная) и, как выяснилось чуть позже (Планк, 1900 и Эйнштейн, 1905), это еще и квант энергии (дискрета материи). То есть, с какой стороны ни посмотри на поле, оно дискретно в принципе, отменяя собой все те представления о непрерывности, которыми располагала классическая наука. В частности, это была полная дискредитация антиатомизма, как основы классического понимания непрерывности.
Вторым шагом к новому пониманию мира была теория относительности Эйнштейна (ТО). Правильнее, её надо было бы назвать «теорией абсолютности», ибо в центре нее – постулат об абсолютности скорости света в вакууме, а, точнее, о существовании скорости, предельной для вещественного мира (именно – вещественного!). Принцип относительности был использован этой теорией некорректно – он здесь ни при чем. Непонимание этого сказалось потом в принципиальной нереформируемости ТО – сравните с историей квантовой механики (КМ) – и «несшиваемости», несовместимости ТО и КМ – двух центральных, «осевых» теорий физики ХХ века [6]. Тем не менее, теория относительности (абсолютности) до основания разрушила второй столп классического понимания непрерывности – беспредельность, отсутствие границ в чем бы то ни было. Заметим, что из признания скорости света в нашем мире максимальной, абсолютной величиной, сразу следует, что теперь доступный нашему наблюдению мир перестает быть и пространственно бесконечным: он ограничивается горизонтом видимости Метагалактики (~ несколько млрд, световых лет), что, кстати, справедливо не только для модели расширяющейся Вселенной, «возникшей» в результате Большого взрыва, но и для более адекватной стационарной модели мироздания [6]. Пространственная конечность нашего мира обуславливает в свою очередь его материальную конечность: расчеты показывают, что наша Метагалактика состоит из ~1080 протонов – таков ее материальный лимит.
Третьим и последним совершенно необходимым шагом, позволявшим полностью «преодолеть» классическую науку с её неадекватными, устаревшими представлениями о непрерывности, должен был стать полный отказ от представлений о континууме – не важно, в связи с материей ли, пространством ли, временем ли. Акт этот представляется простой формальностью, если учесть, что он почти эквивалентен отмене классического антиатомизма (о чем говорилось уже ранее), но формальностью абсолютно необходимой. Там, где начинается физика (естествознание), там нет места континууму, как понятию, в котором заключена актуальная бесконечность: запрет Аристотеля на использование в науке «завершенной» бесконечности вовсе не блажь старика, впавшего в заумь, а единственная возможность избежать неустранимых
парадоксов.
Однако, как вы понимаете, ни в начале ХХ века, ни позже так и не последовало отказа от континуальных представлений о пространстве (а, значит, и о материи – хотя эта связь – прости, Декарт – кажется, до сих пор наукой так и не понята). Ни в процессе создания ТО, ни после окончательного оформления КМ этого сделано не было. В результате классическая наука была преодолена, переосмыслена не на 100%, а только на две третьих. Когда акробат делает сальто, он должен осуществить поворот именно на 360°, а не на 120° или 240°, иначе он плюхнется на живот или спину, вместо того, чтобы встать на ноги.
Неклассической науке ХХ века (ТО+КМ) так и не удалось окончательно встать на ноги – помешал континуум. Если КМ переболела им в легкой форме и «поплатилась» за это исключительно расходимостями-бесконечностями, которые сама же научилась устранять особой операцией перенормирования (метко названной Р. Фейнманом, одним из ее создателей, заметанием мусора под ковер), то сингулярности ТО оказались в принципе неустранимыми: плотность черной дыры по ТО равна актуальной бесконечности, масса вещественного объекта, переходящего горизонт поглощающей его черной дыры также становится равной бесконечности, что, в свою очередь, связано с тем, что этот вещественный объект должен развивать при таком переходе скорость, равную скорости света, хотя, согласно изначальному постулату ТО, будучи вещественным объектом, он не должен этого делать ни при каких обстоятельствах. Это уже явное нарушение принципа системности науки (того принципа, выполнение которого, по сути, и делает науку наукой). Один из разделов принципа системности требует, чтобы теория была внутренне непротиворечива, не рождала следствий, противоречащих её собственным постулатам, как это регулярно происходит с ТО [6]. Более того, эта теория противоречит и всем другим разделам принципа системности: она вступает в конфликт с другой фундаментальной научной теорией – КМ (в многочисленных спорах между Бором и Эйнштейном неизменным победителем выходил Бор, и это - объективный факт), а также противоречит широко известным экспериментально установленным научным фактам (хотя это и не афишируется), например, тому, что нелокальные процессы происходят со скоростями несоизмеримо большими, чем скорость света. Правда, здесь мы получаем разъяснение сторонников ТО (совершенно несостоятельное), ссылающихся на то, что с помощью нелокальных процессов невозможно передать информацию в пределах вещественного мира. Но, помилуйте! Научная несостоятельность такого объяснения совершенно очевидна. О чем мы вообще говорим? Разве ТО – это теория передачи информации? Это теория, описывающая движение материи! Или может быть нелокальные процессы – это нематериальные процессы? С точки зрения ТО? Тогда и вся КМ занимается описанием нематериальных процессов? Вовсе нет. Нелокальные процессы вполне материальны, но они ненаблюдаемы из вещественного мира непосредственно, так как это явления иного уровня организации пространства-материи, лежащего ниже вещественного мира и отделенного от него большим энтропийным барьером (БЭБ) – уровня, который мы привыкли обозначать, как свободное ЭМП. Все это подробно обсуждается также в [6,7]. Другими словами, неклассическая наука (КМ+ТО) – это, строго говоря, вообще не наука, а позитивистская исследовательская программа, большинство положений которой находится в хорошем соответствии с экспериментальными данными. И все попытки создать на базе КМ и ТО нечто целое (многие считают, что это и была бы адекватная современная наука!), например, единую теорию поля, заведомо обречены на провал, пока не умрут естественной смертью континуальные представления о мире.
Надо заметить, что КМ в этом случае претерпит достаточно принципиальную реформу, позволяющую ей сделать очередной рывок вперед, к сияющим вершинам, а ТО прикажет долго жить (она не реформируема в принципе, т.к. в ней нет «дискретного начала» - она вся основана на континуальных представлениях, а континуум, как любая актуальная бесконечность, чужд эволюции, изменениям, движению вообще – это знали еще Зенон с Аристотелем). О том, как должен быть преодолен континуум, как он уже преодолен – с помощью концепции непрерывного дискретиума пространства-материи, опирающейся на принцип иерархичности – написана вся эта книга и другие книги этой серии.
КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА ЗЕНОНА-АРИСТОТЕЛЯ
Обозначает ли прозвучавший выше призыв к окончательному отказу от континуума (последнего столпа классической непрерывности) и к переходу к дискретной картине мира полное игнорирование такого фундаментальнейшего его свойства, как непрерывность? Вовсе нет! Скорее, наоборот. Ведь правильно понятая непрерывность, как мы уже видели и увидим чуть позже, олицетворяет собой единство нашего мира, его реального бытия. Но, сначала, поговорим о дискретном мире Зенона-Аристотеля [7,14,15]. Именно ими было показано, что, если движение дискретно, оно обладает свойствами:
- изотахии – единственности скорости в дискретном пространстве: все элементарные движения в таком мире (на данном уровне организации - в системной формулировке) происходят с одной и той же скоростью;
- кекинемы – движение материальной точки (тела) происходит скачком, у элементарного движения-скачка нет начала, середины, окончания, ибо это всегда минимально возможное движение; с позиции классической науки у такого движения, строго говоря, нет мгновенной скорости;
- реновации – движущаяся частица исчезает в начальной точке элементарного движения и появляется в конечной: в современных терминах дискретное движение – это движение бестраекторное.
Из первого свойства (изотахии) следует, что движение в дискретном пространстве не может превышать характерного значения, вытекающего из свойств данного дискретиума. Быть меньше – может, если это движение не элементарно, является составным, и скорость его, естественно, всегда определяется усредненной векторной суммой последовательных разнонаправленных элементарных движений.
Из второго свойства (кекинемы) следует, что элементарное движение (а, тем более, составное), не может характеризоваться мгновенной скоростью: скорость движения – это средняя скорость за время, кратное временной дискрете данного дискретиума, то есть, мгновенная скорость – не физическая величина, а только математическая.
Из третьего свойства (реновации) следует бестраекторность элементарного и «пунктирность» условно-траекторного составного движения.
Другими словами, мы должны признать: то, что сделали Зенон и Аристотель двадцать пять веков назад – это первая квантовая механика. Да, в отличие от квантовой механики эпохи Нильса Бора, это была квантовая механика вещественного мира (а не мира свободного ЭМП – как в прошлом веке). Но это скорее увеличивает её ценность, а не умаляет её!
Единственное, что оставалось понять науке, следовавшей за Зеноном и Аристотелем, это то, что мир построен иерархически, а значит, в конечном счёте то, что он дискретен не только «по горизонтали» (каждый его уровень подчинен квантовым законам Зенона-Аристотеля), но и «по вертикали»: состоит из ряда огромных фундаментальных дискрет, квазинезависимых друг от друга (то, что мы называем соответственно … вакуумом, свободным ЭМП, вещественным миром, миром черных дыр…). Проблески этого понимания появились в процессе создания стройной научной системы, названной Бором квантовой механикой. Для непредвзятого исследователя стало ясно: природа свободного ЭМП такова, что наблюдатель из вещественного мира не может непосредственно видеть, что происходит в мире свободного ЭМП. Так новая квантовая механика, сама того не желая, не ставя перед собой такой цели, и не осознавая, что именно она совершила, пришла к результату, может быть важнейшему из всех полученных ею результатов – с мировоззренческой и философской точки зрения это не вызывает сомнения. Результат этот – констатация того факта, что мир наш разделен на два квазинезависимых уровня организации пространства-материи: вещественны мир и мир свободного ЭМП.
Конечно, это был только первый шаг, за которым должны были последовать логически неизбежные
следующие:
- признание наличия двух фундаментальных длин (каждая для своего фундаментального уровня организации) и всех следствий, сразу же вытекающих из этого (смотри данную книгу, где эти выводы проделаны, начиная с раздела «Периодическая система материи и пространства»);
- окончательное признание иерархичности нашего мира, наличия бесконечного числа фундаментальных уровней организации пространства-материи, где вещественный мир – всего лишь один из ряда фрактально симметричных между собой фундаментальных ступеней мироздания.
Конечно, за этими шагами последуют еще и еще, но это тема более объемного исследования, которое в виде отдельной книги будет представлено в ближайшее время (рабочее название, как и у данного раздела, «О природе вещей и полей»). Там же мы подробнее исследуем сущностные связи постулатов квантовой механики Зенона-Аристотеля с современными законами квантовой механики микромира.
Читателю может показаться, что мы предъявляем некие претензии к квантовой механике, упрекаем её в асистемности и непоследовательности. Конечно, это не так. Тот «маленький шажок», который она сделала в понимании иерархичности нашего мира, в конечном счете, оказался решающим в идущей и грядущей революции научного сознания – в переходе к окончательному, последовательно-иерархическому пониманию человеком всего реального бытия и себя в нем.
И даже те существенные заблуждения, которые происходят на этом пути (квантовая хромодинамика, например), не умаляют достижения КМ – если только не остановиться на понятом, как на чем-то абсолютном, как на окончательной истине. Если фундаментальной науке некуда идти, это говорит не о том, что она создала «окончательную теорию», о которой грезила последние несколько веков, а о том, что она зашла в тупик, выйти из которого можно, только отказавшись от части своих же «окончательных» результатов, «собственности, нажитой непосильным трудом». Но – такова природа любого кризиса, и наука – не исключение. Ну, а то, что современная фундаментальная наука находится в жесточайшем кризисе, может оспаривать только слепоглухонемой.
И квантовая теория ЭМП сейчас находится в весьма выигрышном положении (в сравнении с теорией относительности, к примеру): ей предстоит «всего лишь» соотнести полученные ею результаты с новой иерархической реальностью и с новой константой – фундаментальной длиной свободного ЭМП.
ЧТО НОВОГО ВЫ УЗНАЛИ, ПРОЧИТАВ ЭТУ КНИГУ
Итак, вместо заключения мы просто перечислим то, что вы узнали, если внимательно прочитали эту книгу.
Последовательно иерархический взгляд на мир предполагает:
- материальный мир (реальное бытие) – это ряд иерархически связанных квазинезависимых уровней организации пространства-материи;
- количество фундаментальных уровней ее организации ничем не ограничено, мы являемся объектами (и субъектами) одного из них – вещественного мира, который кажется нам единственным (или хотя бы главным, центральным) ввиду того, что это единственный уровень, где все явления видимы нами и наблюдаемы;
- соседние фундаментальные уровни организации пространства-материи отделены от вещественного мира (ВМ) Большими энтропийными (информационными) барьерами (БЭБ), что проявляется в ненаблюдаемости явлений, происходящих в свободном ЭМП, лежащем ниже ВМ, и в невидимости объектов, принадлежащих миру черных дыр (ЧД);
- квазинезависимость друг от друга фундаментальных уровней иерархической организации пространства-материи не нарушает единства нашего мира: за это единство в иерархически асимметричном мире отвечает нелинейная сложностная межуровневая ФРАКТАЛЬНАЯ СИММЕТРИЯ – новый вид симметрии, неизвестный науке до этого;
- иерархический взгляд на мир несовместим с обобщением линейного принципа относительности Галилея на нелинейные межуровневые явления нашего мира: место принципа относительности, некорректно распространенного теорией относительности на невещественные уровни организации пространства-материи, занимает ФРАКТАЛЬНАЯ СИММЕТРИЯ;
- эволюция открытого мира (в том числе пространственно-материальных его форм), его способность к самоорганизации определяется фундаментальнейшим его свойством - ВЕНТИЛЬНОСТЬЮ ПРОСТРАНСТВА-МАТЕРИИ, которая непосредственно вытекает из особенностей его структуры, в первую очередь, из нелинейности БЭБ.
2. Основным физическим результатом, вытекающим из всего вышесказанного, является открытие БОЛЬШОЙ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПРОСТРАНСТВА-МАТЕРИИ, единого и главного упорядочивающего закона иерархического мира, согласно которому:
- пространство-материя является неевклидовой не только метрически (в смысле Лобачевского-Гаусса-Римана), но и НЕЕВКЛИДОВОЙ ТОПОЛОГИЧЕСКИ: пространство-материя не является бесструктурным по своей сути континуумом, не состоит из точек, но обладает иерархически-периодической структурой, названной нами НЕПРЕРЫВНЫМ ДИСКРЕТИУМОМ ПРОСТРАНСТВА-МАТЕРИИ (НДПМ);
- (НДПМ), вытекающий непосредственно из понимания непрерывности в духе Г.Кантора, отрицая континуум, является бесконечным рядом вложенных друг в друга дискретиумов пространства-материи, что не только позволяет объяснить апории Зенона, но и придать нашему миропониманию упорядоченность периодической системы;
- поскольку структура каждого фундаментального уровня организации пространства-материи является дискретиумом, можно утверждать: существует ФУНДАМЕНТАЛЬНАЯ ДЛИНА – своя для каждого фундаментального уровня – дискрета, кратными которой являются все длины колебаний,присущих данному фундаментальному уровню;
- всеобщность волновых свойств пространства-материи, вытекая из особенностей ее структуры (НДПМ), означает также, что каждый фундаментальный уровень организации характеризуется своим диапазоном – Большим Периодом – длин волн (частот) и энергий (масс);
- это позволяет определить не только фундаментальные длины свободного ЭМП и ВМ, но и величины больших периодов – масштабы, коэффициенты перекрытия диапазонов абсолютной устойчивости материи в ее конкретных формах: доэнергетического уровня (вакуума), уровня свободного ЭМП, вещественного мира, мира черных дыр;
- фундаментальные скорости процессов (механических на вещественном и «нелокальных» на электромагнитном уровнях) связаны с фундаментальными длинами (дискретами) соответствующих уровней, и так же отличаются друг от друга на десятки порядков:
С = 3·108 м/с - скорость света,
vНП = 7·1072 м/с – скорость нелокальных процессов ЭМП;
3. К более частным, но, одновременно, и более глубинным и нетривиальным следствиям, о которых сказано в этой книге и других книгах данной серии, относятся следующие выводы:
- размер атомных ядер ограничен фундаментальной длиной свободного ЭМП, так как, именно внутри сферы с радиусом ;фЭМП полностью отсутствуют электромагнитные силы;
- поскольку, как следует из предыдущего пункта, между протонами в ядре атома нет сил электростатического отталкивания, для удержания их в ядре достаточно всего лишь сил гравитационного притяжения;
- это делает излишним гипотезу о существовании неких «сильных взаимодействий» - особых внутриядерных сил, кварков, глюонов и тому подобной квантовой хромодинамики.
И это далеко не все, а только лежащие совсем на поверхности следствия из иерархически-системного взгляда на мир.
Конечно, с точки зрения современной фундаментальной науки, которая давно называет себя неклассической (подразумевая, видимо, в первую очередь, отсутствие в самой себе какого-либо здравого или хотя бы физического смысла), многое из вышесказанного представляется ересью.
Но, как известно еще со времен Гете, «истина всегда возникает как ересь, существует как догма и уходит как предрассудок»…
ЛИТЕРАТУРА
1.Фейнман Р. Дюжина лекций: шесть попроще и шесть посложнее. М., «Бином», 2006.
2.Фейнман Р. Характер физических законов. М., «Мир», 1968.
3.Минасян Л.А. Единая теория поля. М., «Комкнига», 2005.
4.Девис П. Случайная Вселенная. М., «Мир», 1985.
5.Федосин С. Физика и философия подобия от преонов до метагалактик. Пермь, 1999.
6. Бутков В.П. Теория относительности как несчастный случай. Ростов-на-Дону, Ростиздат, 2009.
7. Бутков В.П. Мир как метафизическая метафора. Ростов-на-Дону, Ростиздат, 2009.
8. Чефранов Г.В. Бесконечность и интеллект. Ростов-на-Дону, изд-во РГУ, 1971.
9. Князева Е.Н., Курдюмов С.П. Синергетика. Нелинейность времени и ландшафты коэволюции. М.,«Комкнига», 2007.
10. Бриллюэн Л. Новый взгляд на теорию относительности. М., «Мир», 1972.
11. Декарт Р. Сочинения в 2 т., т.1, М.,«Мысль», 1989.
12. Пригожин И., Стенгерс И. Время. Хаос. Квант. К решению парадокса времени. М., «Комкнига», 2005.
13. Непрерывности аксиома. В кн.: Математический энциклопедический словарь. М., «СЭ», 1989.
14. Аристотель. Сочинения в 4 т. М., «Мысль», 1976.
15.Вяльцев А.Н. Дискретное пространство-время. М., «Комкнига», 2006.
16.Талбот М. Голографическая Вселенная. М., «София», 2005.
17.Чернавский Д.С. Синергетика и информация. Динамическая теория информации. М., «Едиториал УССР», 2004.
18. Пригожин И.Р. От существующего к возникающему: время и сложность в физических науках. М., «УРСС», 2002.
19.Поппер К. Логика научного исследования. М.,«Республика», 2004.
20.Климонтович Ю.Л. Штрихи к портрету ученых. Дискуссионные вопросы статистической физики. М., «Янус-К», 2005.
21.Физический энциклопедический словарь. М.,«СЭ»,1983.
22.Сухонос С.И. Масштабная гармония Вселенной. М., «Дом женщины», «Новый центр», 2002.
23.Уилер Дж. Гравитация, нейтрино и Вселенная. М., «Наука», 1976.
24.Тит Лукреций Кар. О природе вещей. М., «Мир книги; Литература», 2006.
25.Назаров В.И. Эволюция не по Дарвину. М., «КомКнига»,2005.
© Copyright:
Владимир Бутков, 2010
Свидетельство о публикации №210080300158