Иерархическая структура неживой природы и закономерности расширения вселенной

Электронный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ» 1691 http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2004/156.pdf Иерархическая струк...

Author: Гринченко С.Н.

5 downloads 216 Views 292KB Size Report

This content was uploaded by our users and we assume good faith they have the permission to share this book. If you own the copyright to this book and it is wrongfully on our website, we offer a simple DMCA procedure to remove your content from our site. Start by pressing the button below!
Report copyright / DMCA form

DOWNLOAD PDF

Электронный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»

1691

http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2004/156.pdf

Иерархическая структура неживой природы и закономерности расширения вселенной С.Н.Гринченко ([email protected] ) Институт проблем информатики РАН Утверждается, что метаэволюция (последовательное наращивание уровней/ярусов в системной иерархии) неживого происходит с замедлением во времени от момента Большого взрыва (что отличает ее от равномерной метаэволюции живого и ускоряющейся метаэволюции социального). Опираясь на аналогии между этими тремя ипостасями Вселенной, рассматриваемой в информатико-кибернетических терминах как система иерархической поисковой оптимизации (целевых критериев энергетического характера) [Гринченко,2004], предлагается «идеальная» иерархическая структура неживой природы. Пространственные и временные характеристики ее ярусов представляют собой геометрические прогрессии со знаменателем ee = 15,15426... , в основе которых лежат фундаментальные (Планковские) длина и время. Существующая между ними связь определяет зависимость между текущим временем T ( m ) метаэволюции неживого от момента Большого взрыва и достигнутым к этому времени «идеальным» размером l ( m ) Вселенной: l ( m ) = сT ( m ) . Полученные таким образом их расчетные «идеальные» значения, с одной стороны, демонстрируют достаточно хорошее совпадение c большинством соответствующих реальных объектов, а с другой – позволяют выявить ряд ярусов, материальные структуры которых до настоящего времени в экспериментах и наблюдениях не отождествлены (предсказав при этом их важные свойства). На этой базе удается оценить и функциональную зависимость «постоянной» Хаббла от номера n( m ) наивысшего из ярусов в иерархии, на которых возможно

 n( m )  . (m)  n +1

формирование материальных объектов: H = H ( m ) 

1. Введение в проблему. О метаэволюции живого и социального Ранее мною было выдвинуто предложение интерпретировать приспособительное поведение систем как живой, так и неживой Природы, а также социально-технологической системы Человечества, как обобщенно адаптивное, реализующееся посредством механизма иерархической поисковой оптимизации целевых критериев энергетического характера (см. [1-3]). Тем самым предложено расширить спектр языков, привлекаемых в рамках исследований Универсальной истории (Вселенной, или Мироздания) за счет использования информатико-кибернетического языка. В нем важную роль играют такие достаточно агрегированные понятия, как «поисковая активность», «адаптивный алгоритм поисковой оптимизации», «целевые критерии экстремального типа, типа равенств и типа неравенств», «системная память», и т.п. В указанных публикациях основной акцент сделан на изучении с предлагаемых позиций системы живого, и, в меньшей степени, – социального. Система же неживой природы упоминалась лишь кратко: приводились ее структурная схема и основные пространственно-временные характеристики. Более подробное же ее исследование, совместное со специалистами в конкретных научных областях, было отнесено на будущее. Но, как оказалось, по меньшей мере один важный аспект этого исследования может быть проведен уже сейчас. Имеется в виду проблема метаэволюции неживого. Термин метаэволюция подразумевает процесс последовательного наращивания иерархических уровней/ярусов соответствующей иерархической системы в ходе формирования ее как таковой. Фактически, этот процесс близок к совокупности метапереходов по В.Ф.Турчину [4]. Понятие о метаэволюции живой природы – как процессе ее перманентного развития и усложнения, характерным признаком которого является возникновение новых (наивысших) иерархических уровней/ярусов в иерархической системе поисковой оптимизации живого и усложнение вложенных в них ранее возникших – было введено ранее в работе [3]. Рассмотрение систем неживого, живого и социального как «проекций» единого иерархического механизма, перманентно демонстрирующего определенные – оптимизационные! – свойства, позволяет конкретизировать значения пространственных и временных характеристик реализующего – 1691 –


1692


его «субстрата». В частности: практика технической кибернетики показывает, что соотношение характерных времен некоторого поискового оптимизационного процесса и процесса его параметрической адаптации должно составлять примерно 1 к 10÷20. Привлечение же для уточнения этого соотношения результатов, полученных А.В.Жирмунским и В.И.Кузьминым [5] при решении более локальной (но близкой по смыслу) задачи изучения критических уровней развития биологических систем, позволяет принять данное соотношение равным ee = 15,15426... Применительно к живому в работе [3] отмечалось, что расчетные пространственные и временные характеристики соответствующей системы поисковой оптимизации следует рассматривать лишь как идеальные оценки, задающие некоторый базис в указанных пространствах переменных, а не как требования к их точным значениям в реальности. Это следует из интерпретации их именно как параметров соответствующих иерархических контуров системы поисковой оптимизации живого, что не накладывает на их величины слишком уж сильных ограничений и не требует от них высокой точности. Иерархический контур поисковой оптимизации будет работать и при значительном (естественно, в «разумных» пределах) уклонении этих параметров от «идеальных» расчетных. Поскольку характерные пространственные размеры объектов живой и неживой природы совпадают (тем самым, обеспечивая саму возможность возникновения живого), то величина ee фигурирует в качестве знаменателя прогрессии и для неживого. Там же было показано, что метаэволюция живого происходит со временем равномерно: возникновение каждого нового яруса в этой иерархии требует одинакового времени. Причем одинаковость здесь следует понимать двояко: в теории формирования идеальной модели системы – в прямом смысле, а в эмпирике реализации подобного процесса (который нам пока известен лишь в одном, Земном экземпляре) – в некотором округленном, приближенном смысле. Указанная эмпирика связывается с теорией с помощью предположения, что каждому из эонов (катархею, архею, нижнему и верхнему протерозоям и текущему фанерозою) соответствует возникновение «тройки» смежных уровней в иерархии живого. Этот процесс начался около 4,6 млрд. лет назад с остывания поверхностного слоя Земли до температур, при которых стал возможен синтез органических молекул, и на каждую «тройку» затрачивается около 1,01 ± 0,16 млрд. лет. Отсюда следует, что для формирования каждого отдельного яруса в иерархии живого требуется около 337 млн. лет, что хорошо демонстрирует другая эмпирическая оценка – длительности палеозойской эры (начало которой совпадает с началом фанерозоя около 570 млн. лет назад, а конец определяют около 235 млн. лет назад) в 335 млн. лет. Для описания указанного процесса в [3] предложена такая метафора: «Волна метаэволюции, определяющаяся комбинацией текущих пространственно-временных ( l − τ )характеристик иерархического контура оптимизации живого, изменяющихся от минимальных значений l − τ в направлении их увеличения при сохранении их соотношения, формирует метаэволюционно новые биообъекты на своем фронте (или «горизонте метаэволюции живого»), обладающие максимальными (достигнутыми на соответствующий момент времени) значениями l − τ . После своего возникновения подобные биообъекты затем эволюционируют, в соответствии с закономерностями своего приспособительного поведения, но не метаэволюционируют». То есть под горизонтом метаэволюции живого понимается пространственная характеристика, определяющая для любого ее момента времени максимальный размер сформировавшихся на этот момент иерархических образований живого как целостной поисковой оптимизационной системы. В другой работе [2] было показано, что метаэволюция социального происходит со временем ускоренно: возникновение каждого нового яруса в этой иерархии требует все меньшего и меньшего времени. Это следует из предположения, что ключевые моменты «освоения» формирующимся человеческим обществом окружающего его пространства (т.е. достижения величин соответствующих ярусов в иерархии) связаны с кардинальными событиями метаэволюции социально-технологической системы Человечества. То есть от начала цефализации позвоночных, через несколько важных событий, до возникновения у человека речи/языка (около 120 тысяч лет назад возник ярус, пространственно соответствующий ярусу биогеоценозов), письменности (около 8 тысяч лет назад, ярус биомов соответственно), технологии тиражирования информации (около 550 лет назад, ярус природных зон), электронной памяти (около 60 лет, ярус Биогеосферы), распределенной сетевой памяти (около 25 лет назад, ярус околопланетного Космоса) и т.д. При этом, базируясь как на предлагаемые теоретические представления, так и на эмпирические данные, можно утверждать, что периоды между такими моментами представляют собой геометрическую прогрессию со знаменателем опять-таки ee (точнее говоря, поскольку прогрессия убывающая, здесь он составляет – 1692 –


1693


1/ ee , или 1/15,15426... ) Таким образом, социальное обладает свойством (возможностью) «осваивать» те же самые пространства (ярусы в иерархии), что и живая природа, не только в намного более быстром, но и в последовательно убыстряющемся темпе.

2. О метаэволюции «идеальной» структуры неживой природы Последовательный подход к представлению о Вселенной (Мироздании, Универсуме, etc.) как о единой системной сущности необходимо приводит к выводу о том, что все три ипостаси Природы – неживая, живая и искусственная (или «вторая», создаваемая Человечеством в ходе его социальнотехнологического развития и неразрывно с ним связанная) – должны рассматриваться как «проекции» этой целостной системной сущности. Которые могут проявляться (либо не проявляться) в тех или иных зонах Вселенной. Но теснейшая взаимосвязь которых позволяет выдвигать гипотезы, базирующиеся на аналогиях: перенесении (расширении) некоторых свойств, характерных для одной из таких «проекций» единой системы, на другие. В частности, в контексте рассматриваемой проблемы уместно поставить вопрос: если метаэволюция наиболее развитой (в самых различных аспектах) социально-технологической системы Человечества развивается с ускорением, а метаэволюция несколько менее совершенной системы живого происходит равномерно, то что можно сказать о метаэволюции неживого? Каким образом происходил (и происходит) этот процесс, конечно же, самый «примитивный» из всех трех? Как представляется, для ответа на него следует привлечь соображения симметрии/асимметрии. И он тогда очевиден: метаэволюция неживого должна проходить с замедлением. То есть возникновение каждого нового яруса в этой иерархии должно требовать все большего и большего времени. Чтобы выяснить справедливость этой гипотезы (как упомянуто, опирающейся лишь на довольно абстрактные аналогии и – косвенно – на сведения из отраслей знания, весьма далеких от физики микро-, макро- и мегамира), остается обратиться к эмпирическим фактам, накопленным именно физической наукой. Момент начала метаэволюции неживого – это, безусловно, момент возникновения (нашей) Вселенной. Насколько можно судить по литературе, последний обычно ассоциируют с моментом гипотетического «Большого взрыва» (Big Bang), для доказательства реальности которого выдвинут весьма широкий круг аргументов. Тогда, как представляется, нулевой такт метаэволюции неживого состоит в том, что линейный размер нарождающейся Вселенной увеличивается от нуля до фундаментальной (гравитационной, Планковской) длины l f , т.е. до ~0.16 10-32 см. Нулевым его целесообразно считать по той причине, что на его протяжении новый ярус в иерархии не возникает. Линейный размер Вселенной к концу следующего, первого такта метаэволюции неживого – возникновения первого «высшего» яруса в иерархии – определяется с помощью умножения фундаментальной длины l f на знаменатель прогрессии ee , второго – умножения полученного таким образом результата на этот знаменатель, и т.д. То есть расчетным образом получается та же самая последовательность оценок линейных размеров, которая ранее уже был интерпретирована как совокупность пространственных характеристик идеальной схемы иерархической системы поисковой оптимизации Природы. Здесь следует еще раз подчеркнуть, что речь идет именно об идеальных размерах структурных иерархических элементов Вселенной. Материальные структуры, их заполняющие, не обязательно должны находиться вблизи достигнутых ею границ, хотя и это вполне вероятно. Аналогично время (продолжительность) нулевого такта метаэволюции неживого представляет собой фундаментальное время T f (которое определяется как время, за которое свет проходит расстояние l f , т.е. ~0.54 10-43 сек.). А поскольку знаменатель прогрессии временных характеристик в системной иерархии живого также составляет ee , то по указанной аналогии продолжительность первого такта метаэволюции неживого определяется с помощью умножения фундаментального времени T f на этот знаменатель, второго – умножения полученного таким образом результата на знаменатель, и т.д. Полученные таким образом результаты, с необходимыми комментариями, сведены в таблицу 1.

– 1693 –


1694


Таблица 1. Теоретически рассчитанные пространственно-временные характеристики иерархической системы неживой природы № № Характерный линейный Названия эмпирически наблюдаемых Характерное время яр. п/ размер яруса в иерархии представителей данного иерархического метаэволюции яруса в я☼ (расчетный) уровня/яруса и их типичные размеры иерархии (расчетное) 0 0 0.16 10-32 см Фундаментальная (первичная) ячейка 0.54 10-43 сек. Фундаментальное время пространства-времени Вселенной, или l f - Фундаментальная «планктеон»* Tf = l f / c (Планковская) длина 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

38 39

13

0.24 10-31 см 0.37 10-30 см 0.56 10-29 см 0.85 10-28 см 0.13 10-26 см 0.19 10-25 см 0.30 10-24 см 0.45 10-23 см 0.68 10-22 см 0.10 10-20 см 0.16 10-19 см 0.24 10-18 см 0.36 10-17 см 0.54 10-16 см 0.82 10-15 см 0.12 10-13 см 0.19 10-12 см 0.29 10-11 см 0.43 10-10 см 0.66 10-9 см 0.999 10-8 см (1 Å) 0.15 10-6 см 0.23 10-5 см 0.35 10-4 см

? ? ? Сферы «постпланктеонов-1»* ? ? ? Сферы «постпланктеонов-2»* ? ? ? Сферы «постпланктеонов-3»* ? ? ? Сферы «постпланктеонов-4»* ? ? ? Сферы «постпланктеонов-5»* ? ? Сферы ядер атомов (~ 10-12 – 10-13 см) ? ? Сферы атомов (Боровский радиус атома водорода 0.529 10-8 см) (биоаналог – органические молекулы) (биоаналог – макромолекулы) Сферы «пылинок»* (биоаналог – прокариотические ячейки) 0.53 10-3 см (биоаналог – субкомпартменты клеток) 0.80 10-2 см (биоаналог – компартменты клеток) Сферы «песчинок»* (биоаналог – 0.12 100 см эвкариотические клетки) 0.18 101 см (биоаналог – ткани) 0.28 102 см (биоаналог – органы) Сферы «глыб»* (биоаналог – 0.42 103 см (4.2 м) многоклеточные организмы) 0.64 104 см (64 м) (биоаналог – популяции) 0.97 105 см (970 м) (биоаналог – парцеллы) Сферы «миллипланет»* (биоаналог – 0.15 107 см (15 км) биогеоценозы) 0.22 108 см (222 км) (биоаналог – биомы) 0.34 109 см (3370 км) (биоаналог – природные зоны) 0.51 1010 см (51 тыс. км) Сферы планет (биоаналог – Биосферы) 0.77 1011 см (770 тыс. (биоаналог – субкомпартменты Сферы планет км) земной группы: комплекс Земля-Луна и ближние спутники) 0.12 1013 см (11.7 млн. (биоаналог – компартменты Сферы планет км) земной группы: комплекс Земля-дальние спутники) Сферы групп планет (биоаналог – Сфера 0.18 1014 см (177 млн. планет земной группы) км = 1.18 а.е.) – 1694 –

0.82 10-42 сек. 0.12 10-40 сек. 0.19 10-39 сек. 0.28 10-38 сек. 0.43 10-37 сек. 0.65 10-36 сек. 0.99 10-35 сек. 0.15 10-33 сек. 0.23 10-32 сек. 0.34 10-31 сек. 0.52 10-30 сек. 0.79 10-29 сек. 0.12 10-27 сек. 0.18 10-26 сек. 0.27 10-25 сек. 0.42 10-24 сек. 0.63 10-23 сек. 0.96 10-22 сек. 0.14 10-20 сек. 0.22 10-19 сек. 0.33 10-18 сек. 0.50 10-17 сек. 0.76 10-16 сек. 0.12 10-14 сек. 0.17 10-13 сек. 0.27 10-12 сек. 0.40 10-11 сек. 0.61 10-10 сек. 0.93 10-9 сек. 0.14 10-7 сек. 0.21 10-6 сек. 0.32 10-5 сек. 0.49 10-4 сек. 0.7410-3 сек. 0.11 10-1 сек. 0.17 100 сек. 0.26 101 сек. 0.39 102 сек.

0.59 103 сек. (10 мин.)


0.27 1015 см (18 а.е.) 0.41 1016 см (270 а.е.)

40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51

14

–

–

15

16

17

52 53 54

18

…

…

0.62 1017 см (4130 а.е.) 0.94 1018 см (0.3 пс) 0.14 1020 см (4.6 пс) 0.21 1021 см (70 пс) 0.32 1022 см (1.06 кпс) 0.49 1023 см (16 кпс) 0.75 1024 см (242 кпс) 0.11 1026 см (3.67 мпс) 0.17 1027 см (55.7 мпс) 0.26 1028 см (844 мпс = 2.75 млрд. свет. лет) ~4,2 гпс, или ~13,7 млрд. световых лет 0.39 1029 см (12.8 гпс = 42 млрд. свет. лет) 0.59 1030 см (194 гпс = 632 млрд. свет. лет) 0.90 1031 см (2.94 тпс = 9.58 трлн. свет. лет) …

1695


Комплекс «звезда-планеты» Комплекс «звезда -дальние непланетные образования» Звездные системы Большие глобулы (~ до 0.3 пс) Звездные скопления (~ несколько пс) Звездные ассоциации (~ 40-200 пс) Звездные комплексы (~ до 1 кпc) Карликовые галактики (~ до 10 кпc) Галактики (видимая часть ~ 30-40 кпс) Группы галактик (~ 1-2 мпс) Скопления галактик (~ 12-14 мпс) Сверхскопления галактик ~ 200 мпс Текущий момент: Метагалактика

0.90 104 сек. (2.5 час.) 0.14 106 сек. (1.57 сут.) 0.21 107 сек. (24 сут.) 0.31 108 сек. (0.99 года) 0.47 109 сек. (15 лет) 0.72 1010 сек. (227 лет) 0.11 1012 сек. (3.4 тыс. лет) 0.16 1013 сек. (52.2 тыс. лет) 0.25 1014сек. (790 тыс. лет) 0.38 1015 сек. (12 млн. лет) 0.57 1016 сек. (182 млн. лет) 0.87 1017 сек. (2.75 млрд. лет) ~13,7 млрд. лет

? Субкомпартменты постметагалактик*

0.13 1019 сек. (42 млрд. лет)

? Компартменты постметагалактик*

0.20 1020 сек. (632 млрд. лет) 0.30 1021 сек. (9.58 трлн. лет) …

? Постметагалактики* …

Примечания: ☼ – № псевдояруса; * – названия рабочие, предварительные

Для сравнения с существующими представлениями о хронологии Вселенной приведу таблицу из статьи «Большой взрыв» Астрономического словаря [6], размещенного на сайте ИКИ РАН: Таблица 2. Приблизительная хронология событий, последовавших с нулевого момента времени [6]. ТемператуВремя с начала Событие Следствия ра (градусы взрыва Кельвина) 0 – 5*10-44 1,3*1032 Никаких достоверных сведений нет секунды 5*10-44 – 10-36 1,3*1032 – Начало действия известных физических Расширение Вселенной секунды 1028 законов, эра инфляционного расширения продолжающееся и поныне 10-36 – 10-4 1028 – 1012 Эра промежуточных бозонов, а затем – секунды адронная эра, существование свободных кварков 10-4 – 1-3 1012 – 1010 Возникновение частиц и античастиц из Возникновение барионной секунд свободных кварков, а также их аннигиляция, асимметрии, появление возникновение прозрачности вещества для нейтринного реликтового нейтрино излучения 1-3 – 100-120 1010 – 109 Протекание ядерных реакций синтеза ядер Установление первичного секунд гелия и некоторых других легких соотношения химических химических элементов элементов Между 300 3000 – 4500 Завершение эры рекомбинации Появление Реликтового тысячами – 1 излучения и нейтрального миллионом лет газа 1 миллион – 1 4500 – 10 Развитие гравитационных неоднородностей Образование звезд и миллиард лет газа галактик

Сравнительный анализ этих таблиц позволяет сформулировать следующие предварительные выводы: А). Бросается в глаза отсутствие во второй таблице (а также и в большинстве других литературных источников – см., напр., [7-9]) пространственных характеристик перечисленных там основных (с точки зрения их авторов) событий хронологии Вселенной после Большого взрыва. Иногда их приводят (напр., [10], рис. 1), но встает проблема интерпретации соответствия пространственной и временной шкал: в частности, неясно, какой материальный объект величиной

– 1695 –


1696


10-8 см был сформирован через время порядка 1 сек. после Большого взрыва, размер чего в 1 см был достигнут через время порядка 107 лет после Большого взрыва, и т.д. Само же по себе добавление оценок линейных размеров, – а, следовательно, и объемов – в соответствующий анализ весьма продуктивно, поскольку немедленно позволяет включить в рассмотрение целый ряд дополнительных характеристик. Тем самым информационный базис, необходимый для понимания свойств Природы, проявляемых ею на всех метафазах её метаэволюции, при дополнении «идеальными» её характеристиками (на базе предлагаемого информатикокибернетического подхода), может быть весьма существенно расширен – см. следующий раздел. Б). Кроме того, следует отметить, что и временные характеристики второй таблицы можно соотнести далеко не со всеми возможными «клеточками» первой. Но для тех случаев, когда это сделать удаётся, очевиден тот факт, что во всех таких случаях времена событий из второй таблицы не меньше соответствующих времен из первой (если трактовать один из ярусов «постпланктеоны-1» либо «постпланктеоны-2» как ярус промежуточных бозонов). То есть «идеальные» ярусы как таковые вначале успевают сформироваться, и только затем на них начинают возникать те или иные материальные образования.

3. О скорости расширения Вселенной Итак, – с позиций предлагаемого информатико-кибернетического подхода, – Вселенная действительно расширяется! По крайней мере, ее идеальные границы – или, по аналогии с системой живого, горизонт метаэволюции неживого – раздвигаются с ходом ее метаэволюции, причем со скоростью света. И введенное для взаимосвязи фундаментальных длины и времени соотношение l f = сT f обобщается не только на справедливое для любого яруса в иерархии природы соотношение между размером этого яруса и временем метаэволюции неживого от момента Большого взрыва, но и на соотношение между произвольным текущим временем T ( m ) метаэволюции неживого и достигнутым к этому времени «идеальным» размером l ( m ) Вселенной:

l ( m ) = сT ( m )

(1)

Так, текущий момент ее метаэволюции, который определяют в 13,7 млрд. лет от момента Большого взрыва, соответствует достигнутому к этому времени горизонту метаэволюции неживого в 13,7 млрд. световых лет, или ~4,2 гигапарсек. И никаких признаков (и, главное, возможных причин!) завершения процесса такого расширения идеальных границ Вселенной – в предлагаемом его «кибернетическом» приближении – не просматривается… Из выражения (1), в общем, следует, что указанные идеальные границы выступают скорее в роли асимптоты процесса расширения реальных структур Вселенной как материальных объектов, который всегда протекал и протекает со скоростью V < с , не обязательно одинаковой в различные моменты метаэволюции неживого. Таким образом, целесообразно поставить вопрос об оценке величины скорости V расширения сферы существования материальных объектов во Вселенной в ходе метаэволюции неживого, что, в свою очередь, позволит уточнить, каким образом и в зависимости от чего может меняться так называемая «постоянная» Хаббла. Для ответа на эти вопросы необходима некоторая гипотеза о взаимосвязи «идеальных» размеров ярусов в иерархии Вселенной с её «идеально-реальными» размерами. Она может выглядеть следующим образом: «Время, за которое горизонт метаэволюции неживого возрастает от фундаментальной длины до величины некоторого n -го яруса в иерархии, и время, за которое горизонт формирования материальных структур Вселенной возрастает от фундаментальной длины до величины некоторого (n − 1) -го яруса в иерархии, совпадают». Здесь под горизонтом формирования материальных структур Вселенной (обозначим его G ) будем понимать ту максимальную величину её размера, в пределах которого материальные объекты в ходе расширения её (после Большого взрыва) уже могут возникать (и, следовательно, быть доступны наблюдениям), а за пределами которого – ещё нет, формируется лишь соответствующий «идеальный» ярус для их последующего возможного возникновения. Как и любая гипотеза, данная также уязвима для критики (например, «почему выбрано значение именно (n − 1) ?»), но с чего-то ведь нужно начинать… Итак, в соответствии с гипотезой можно записать, что: Tn =

– 1696 –

ln Gn = , c Vn


1697


Gn ln Оценим тенденцию изменения величин Gn , ln Vn = c

откуда

(2)

и Vn . Предположим, что величины «расстояний» в (2) измеряются не в линейных размерах ярусов, а в их «штуках» (т.е. фактически в логарифмах расстояний). Тогда при n =1: G1 = 0 , l1 = 1 , и, следовательно, V1 = 0 ; при n =2: G2 = 1 ,

1 2 l2 = 2 , и, следовательно, V2 = c ; при n =3: G3 = 2 , l3 = 3 , и, следовательно, V3 = c ; и т.д. В 2 3 общем случае окончательно получаем:

Vn =

n −1 c n

(3)

Для последнего достигнутого материальными структурами Вселенной (около 11 млрд. лет

50 c ≈ 0,9803921c , для формируемого 51 51 c ≈ 0,9807692c , для ими (будет достигнут через ~28 млрд. лет…) яруса № 52 V52 = 52 назад – см. табл. 1) в ходе её метаэволюции яруса № 51 V51 =

формируемого «идеального» яруса (будет достигнут через ~660 млрд. лет…) яруса № 53

52 c ≈ 0,9811321c . То есть для «сегодняшней» ситуации вполне можно принять этот 53 коэффициент равным 0,98 . V53 =

Сравним это выражение с эмпирическим «законом разбегания» Хаббла: v = HR , (4) где v – скорость разбегания; R – расстояние; H – постоянная Хаббла, округленно равная км 15 /106 световых лет [8]. сек Из (4) следует, что скорость v может неограниченно (по крайней мере, до световой скорости) увеличиваться. Но в соответствии с выдвинутой гипотезой v не может быть выше V . То есть увеличение скорости v «сегодня» ограничивается лишь незначительно, до 0,98c (но на первых этапах метаэволюции неживого после Большого взрыва это ограничение было существенно большим, до 0,5c ). Тем самым учет (3) позволяет формализовать зависимость «постоянной» Хаббла – в данном случае от номера n ( m ) наивысшего яруса материальных структур в иерархии Вселенной (возникающего в ходе её метаэволюции), тесно связанного со временем T ( m ) и размерами G ( m ) , l ( m ) .

 n( m)  . (m)  n +1

И если данная гипотеза верна, то и H = H ( m ) 

4. О других следствиях предлагаемого представления о метаэволюции неживого 1. Как легко видеть, понятие горизонт метаэволюции неживого весьма близко к известному понятию горизонт Вселенной (см., напр., [11]). Но последнее понятие фиксирует лишь факт ограничения возможности наблюдения событий: «…любое событие, происшедшее за пределами этого расстояния, не может до сих пор оказать на нас никакого влияния – оно находится за горизонтом» [там же]. В отличие от него, горизонт метаэволюции неживого дополнительно акцентирует внимание на системной иерархичности Вселенной, выделяя в ходе своего последовательного роста определенные ярусы в этой иерархии. 2. В работе [3] показано, что ярусы в иерархическом механизме поисковой оптимизации неживого в первом приближении представляют собой так называемые «псевдоярусы» – совокупности сразу трёх смежных ярусов из таблицы 1, а каждая пара таких смежных псевдоярусов образует «псевдоконтур» иерархической поисковой оптимизации (названия которых выделены в табл. 1 полужирным шрифтом). И уже в рамках деятельности (реализации приспособительного поведения) такого псевдоконтура на базе элементов, относящихся к триаде ярусов, составляющих его высший – 1697 –


1698


псевдоярус, плюс элементов его низшего псевдояруса, могут возникать спорадические оптимизационные подконтуры (любые из шести возможных комбинаций: трёх двоек, двух троек и четверки). То есть – во втором приближении – в иерархии неживого свою роль исполняют и отдельные ярусы из табл. 1 (подробности см. в [3]). Таким образом, при анализе процесса возникновения системы иерархической поисковой оптимизации неживого ярусы, не отмеченные полужирным шрифтом в табл. 1, также должны привлекаться в рассмотрение – по аналогии с живым – как мало- и средне-размерные варианты полноразмерного представителя высшего из ярусов соответствующей триады. 3. Следует признать, что дать точную «привязку» – с достаточной достоверностью – электронов, нейтрино, кварков и т.п. реальных либо теоретически введенных образований к соответствующим «идеальным» ярусам «постпланктеонов-1,2,3,4,5» в данной первой публикации по рассматриваемой проблеме не представляется возможным. Слишком различаются имеющиеся в литературе как теоретические оценки их размеров (и времени возникновения), так и соответствующие экспериментально полученные результаты. Но, как представляется, для соответствующих специалистов, на базе предлагаемых представлений о последовательности возникновения этих ярусов в ходе метаэволюционного развития Вселенной после Большого взрыва, это не только вполне возможно, но и может дать положительный эффект.

Заключение Использование для описания некоторых аспектов структуры и поведения Вселенной информатико-кибернетического языка, и конкретно – терминологии иерархических поисковых оптимизационных систем, – представляется весьма перспективным в данной области знания. Неживое, живое и социальное, воспроизводя наиболее общие закономерности приспособительного поведения иерархических систем поисковой оптимизации и различаясь между собой конкретным видом соответствующих структурных схем, проявляют и различающиеся свойства своей метаэволюции: «осваивают» соответствующие пространственные образования соответственно с замедлением, равномерно и с ускорением. На предлагаемой основе, применительно к метаэволюции неживого: – удается детализировать как моменты возникновения, так и пространственные характеристики «идеальных» иерархических ярусов системы неживой природы, в рамках которых после Большого взрыва последовательно возникают природные объекты; – для каждого из таких объектов (некоторые из которых пока вообще не были известны, и их существование лишь гипотетически следует из предлагаемого представления о метаэволюции неживого) удается указать ряд дополнительных характеристик, отражающих их место и роль в перманентно формирующейся иерархической системе поисковой оптимизации неживого. ЛИТЕРАТУРА

1. Гринченко С.Н. Феномен оптимизации, адаптации и эволюции в природных системах // Сборник НТИ, сер. 2, Информационные процессы и системы, 1999, № 6. М.: ВИНИТИ, 1999. С. 20-30. 2. Гринченко С.Н. Социальная метаэволюция Человечества как последовательность шагов формирования механизмов его системной памяти // Электронный журнал «Исследовано в России», 145, стр. 1652-1681, 2001, http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2001/145.pdf 3. Гринченко С.Н. Системная память живого (как основа его метаэволюции и периодической структуры). М.: ИПИРАН, Мир, 2004. 512 с. – а также http://www.ipiran.ru/S.N.Grinchenko.shtml 4. Турчин В.Ф. Феномен науки. Кибернетический подход к эволюции. М.: ЭТС, 2000. 368 с. (Turchin V. The Phenomenon of Science. A Cybernetic Approach to Human Evolution. New York: Columbia University Press, 1977). 5. Жирмунский А.В., Кузьмин В.И. Критические уровни в процессах развития биологических систем. М.: Наука, 1982. 179 с. 6. Санько Н.Ф. Большой взрыв // Вселенная и человек. Астрономический словарь. Сайт Института космических исследований РАН – http://www.iki.rssi.ru/hend/Dictionary/Big%20bang.htm 7. Физический энциклопедический словарь. М. Сов. энциклопедия, 1983. 928 с. 8. Васильев А.Н. Эволюция Вселенной // Соросовский образовательный журнал, 1996, № 2 – http://www.issep.rssi.ru/pdf/9602_082.pdf 9. Сайт ГАИШ МГУ – http://astronet.ru/ – 1698 –


1699


10. Пенионжкевич Ю.Э. Ядерная астрофизика – Сайт физического факультета МГУ http://phys.web.ru/db/msg.html?mid=1168517&s=260000110 11. Вайнберг С. Первые три минуты. Современный взгляд на происхождение Вселенной. НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2000 – http://www.scientificlibrary.net/data/index.php?sort=type&order=desc&path=vol2/archive/

– 1699 –

Иерархическая структура неживой природы и закономерности расширения вселенной

Recommend Documents