Текст книги "Матрица физики, законов природы"

Информация в природе

И я знаю точно, что у каждого из нас

нет другой цели, кроме познания истины.

А. Эйнштейн.

Мы живем в мире информации. С самого рождения и до смерти человек познает (принимает), обрабатывает, воспроизводит, хранит, передает различную информацию. Если все манипуляции с информацией назвать её обработкой, то можно сказать, что человечество на Земле не могло бы существовать без обработки информации.

Начав разговор об информации, необходимо определить, что такое информация? В специальной литературе можно найти множество определений понятия информации от сугубо технических и до философских. Для наших исследований наиболее приемлемым будет такое определение: информация – это преобразования (перемены, события), которые произошли в определенном пространстве за определенный период времени.

Течение процессов преобразования вокруг нас мы ощущаем постоянно. Земляне воспринимают эти перемены, как течение времени. Скорость течения преобразований влияет на весь процесс эволюционного развития на Земле и в первую очередь на информацию. Мы говорим, что информация меняется, она стареет. Поэтому информацию, особенно в наше время, необходимо иметь совершенную, правдивую, четкую и самую последнюю, новую. В этом направлении человек делает очень много. Совершенствуются устройства сбора и обработки информации, все виды связи. В нашу жизнь прочно вошли компьютеры, мобильные телефоны, телевидение, факсимильная связь и т. д. Кодирование, передача, хранение информации осуществляется с помощью цифровых технологий. Для увеличения емкости передаваемого сигнала применяют частотное уплотнение, увеличивают тактовую и несущие частоты приемопередающих систем, применяют оптические средства обработки и передачи информации. Информацию пытаются собрать, обработать, воспроизвести практически мгновенно. Такие же результаты мы будем иметь, если для передачи информации будем пользоваться средой, где скорость течения преобразований равна нулю, т.е. время в нашем понимании стоит. Цена информации постоянно растет.

Информация необходима человеку для взаимодействия с окружающим миром. С помощью информации человек пытается программировать свои действия в будущем, так он участвует во всех жизненных процессах, в том числе и в процессе эволюции на Земле. Человек вольно (сознательно) или невольно (на уровне подсознания) постоянно учитывает те изменения, которые происходят вокруг него, в его среде обитания, за определенные периоды времени. Анализируя эти перемены, он прогнозирует свои действия свое поведение. Мы четко согласуем своё поведение с эпохой, в которой живем. Это и стиль нашего мышления, поведения, одежды, отношения к технике, образованию. Мы учитываем время года, суток, погоду. С желанием или без него мы идем в садик, школу, институт, на работу или отдыхать. Примеров можно приводить бесконечное множество.

В мире ничего нет постоянного! Информация – это «стрелка» мировых часов, с помощью которой идет отсчет преобразований в живой и неживой природе, в обществе, на Земле, в Солнечной системе, в Космосе. Она работает только «сейчас», в это мгновение. Информация накапливается и прогнозирует будущее, определяет настоящее и уходит в прошлое, чтобы раствориться там навсегда для нас Землян.

Вернемся к фотону, частице Планка, которая вращается с радиусом Планка – R_p, за время Планка — t_p, со скоростью света – С, формируя не только массу Планка – m_p, но и другие фундаментальные (Планковские) величины.

Удивительно! Маленький фотон несет в себе бесконечное множество фундаментальных величин с одной стороны, а с другой – в нем, как на дискете сосредоточены понятия всей классической физики. Завидная плотность информации!

Поскольку движение планет вокруг Солнца и фотона, частицы Планка происходит по одним и тем же законам, фотон, частица Планка может служить единицей масштаба для расчета всех преобразований (перемен, событий) на Земле, Солнечной системе, Космосе, Вселенной.

Фотон несет максимум информации об объекте, который его излучил, и о том пространстве (его состоянии), которое он преодолел, долетев до Земли. Необходимо только научиться считывать эту информацию.

Поиск, обнаружение и исследование внеземных цивилизаций является важной задачей для человечества, способствует развитию техники, философии, знанию Космоса и его влияния на эволюцию человека.

Предположим, что в пределах нашей Галактики есть звездная система, а в ней «Планета», на которой существует более развитая цивилизация, чем наша, на Земле. Цивилизация на «Планете» существует больший период времени, многие идеи на ней уже материализовались, обработка информации идет быстрее и количество обработанной информации во много раз больше, чем на Земле. «Планетяне» прекрасно понимают значение информации: умеют с ней работать; знают её влияние на всё сущее; пагубное значение её любого искажения; возможность преобразований с целенаправленной информацией! Возможно, мы напрасно посылаем радиосигналы в Космос с надеждой получить интеллектуальный ответ. В глазах «Планетян» мы выглядим наивными, направив огромные радиоантенны в Космос. Ведь познания мира и новые информационные технологии на «Планете» намного выше, чем на Земле! «Планетяне» наследуют другие духовные, моральные и материальные ценности. Интерес к Земле у них будет минимальным. А в устройствах для сбора и передачи информации они пользуются не радио, а светом, его основой-фотоном, частицей Планка, как это делает Природа!

Матрица – ключ к физике будущего

Без веры, что природа подчинена

законам, не может быть никакой

науки

Норберт Винер

В Москве, в 1970 году состоялась конференция по методологическим вопросам кибернетики. На этой конференции возникла идея написания книги большим коллективом специалистов, в которой отразилось стремление показать новое в философско-кибернетической проблеме. Редактором и одним из авторов книги является академик А.И.Берг. Книга называется «Управление, информация, интеллект».

Предлагаем выдержки из книги: «Издавна перед „учением о природе“ – о ее фундаменте – витал призрак такой физической картины мира, где было бы небольшое число исходных принципов и фундаментальных понятий – „правил порождения“, из которых вытекали бы, как следствия, как „теоремы“ все хотя бы известные физические законы. Возможна ли такая система? Попробуем показать, что, по крайней мере, приближение к такой системе возможно». И далее, базируясь на принципе «феноменологической симметрии», строится метатеория физики. Ее итогом является бесконечная матрица. «В очередном подходе ясно видны метатеоретические черты. Предметом изучения становятся не отдельные физические объекты и конкретные явления, а сами физические теории. Цель подобных попыток – в установлении общих принципов (аналогов „правил порождения“ в логике и математической лингвистике), позволяющих получать утверждения о законах физики» [1].

Предлагаем свою версию «порождающего механизма», свой вариант бесконечной матрицы физики, законов Природы.

Обратимся к информации. Вопрос: как происходит кодирование информации в природе? Простой пример. От абонента А к абоненту Б идет сообщение по проводам в виде постоянного тока. Такое сообщение не несет никакой информации. Но стоит только начать изменять сигнал по определенному закону (коду) – и по каналу связи можно передать определенную информацию! Т.е. в момент передачи сообщение обязательно должно меняться, форма сигнала будет криволинейной.

Исследовав данную кривую на экстремум, можно четко сказать, какие точки кривой несут информацию. Это точки, в которых производная меняет свой знак. Но, в таком случае, вращательное движение по круговой орбите (вихрь) – имеет бесконечное количество информации!?

Сделав такой вывод, мы обязаны обратить внимание на теорию вращения планет Солнечной системы. Основополагающими правилами движения планет являются три закона И. Кеплера. Немецкий астроном и математик XVI—XVII веков И. Кеплер, был, прежде всего, теоретиком, увлеченным, а точнее, вооруженным мощью математики, преклоняющимся перед числами, и с немецкой педантичностью ищущим во всем мироздании не только математические соотношения, а еще красоту и гармонию.

Покажем, что эти законы являются частью более общего закона движения планет. Законы И. Кеплера четко сформулированы.

Первый закон: орбиты всех планет являются эллипсами с общим фокусом, в котором находится Солнце.

Второй закон: каждая планета по своей орбите движется так, что ее радиус-вектор за одинаковые промежутки времени проходит равные площади.

Третий закон И. Кеплер вывел, изучая работы великого астронома Т. Браге за предшествующие полвека. Эту зависимость великий астроном сформулировал так: «отношение кубов больших полуосей орбит двух любых планет Солнечной системы равно отношению квадратов периодов их обращения вокруг Солнца».

Обратимся к «Таблице формул для расчетов преобразований во вращательном и колебательном движениях».

В каждой клеточке таблицы две формулы. Это говорит о том, что численную величину, соответствующую этой клеточке, можно вычислить с помощью значений радиуса вращения и периода обращения. Эту же величину можно определить через значения радиуса и скорости вращения. В таблицу четко становятся законы И. Кеплера, выраженные в виде математических формул. Все расчетные параметры движения планет являются мгновенными значениями. Согласно теории инвариантной меры в динамических системах сформулируем законы движения планет Солнечной системы:

Первый закон. Величина суммы расстояний от фокусов до любой точки траектории движения каждой планеты есть величина постоянная.

Второй закон. Принимаем формулировку И. Кеплера.

Третий закон И. Кеплера можно сформулировать так: произведение величины радиуса – вектора движения любой планеты Солнечной системы на квадрат линейной скорости ее движения на орбите вокруг Солнца есть величина, равная массе Солнца в каждый момент времени.

Все три закона Природы – инварианты, законы сохранения. Здесь заложен ответ на вопрос, что за масса остается постоянной в планетных движениях. Для Солнечной системы это масса Солнца, а для Луны и искусственных спутников – масса Земли. Законы И. Кеплера работают и в этом случае. Единица массы будет м³/с², а площади, заметаемой радиусом движения планеты м²/с.

Таким образом, все значения понятий классической физики можно представить в системе МС, они строго будут занимать свои клеточки. Таблицу можно расширять до бесконечности, но взято только пятьдесят шесть клеточек, поскольку только в некоторых из них заключены логические понятия всей классической физики. Они определяют техногенную деятельность человека.

Семь клеточек от индуктивности R¹V^-2 до энергии R¹V⁴ – являются основными, они определяют параметры движения любой планеты Солнечной системы вокруг Солнца:

– энергия системы «Солнце – Земля», м⁵/с⁴

– импульс системы «Солнце – Земля», м⁴/с³

– гравитационный заряд (масса) ядра вихря, масса Солнца (третий закон И. Кеплера), м³/с².

– площадь, заметаемая радиусом движения планеты Земля на орбите вокруг Солнца в единицу времени (второй закон И. Кеплера), м²/с.

– радиус движения планеты Земля на орбите вокруг Солнца. Емкость системы «Солнце – Земля», м

– период обращения, деленный на 2π, с

– индуктивность системы «Солнце – Земля», с² /м.

Например, гравитационный заряд (масса) ядра вихря, масса Солнца (третий закон Кеплера)

Учитываем, здесь и в дальнейших вычислениях – период в таблице равен T/2π

Интересная клеточка времени, которая расположена между индуктивностью T²/R и емкостью R. Это говорит о том, что система при вращении находится в резонансе. Отсюда прекрасно выводится формула Томсона:

,с;

или, учитывая, что согласно таблице L=1/g, имеем:

,с.

В этой формуле, как и в формуле движения планет, не учитывается масса маятника!

Эта формула, определяющая ход времени, была незаслуженно забыта при создании различных теорий строения вселенной. А ведь без знания значения емкости и индуктивности (ускорения свободного падения и радиуса) определить ход времени невозможно!

Оптимальным вращательным движением будет динамика среды – вихрь. Этого мнения придерживался Декарт, эти идеи были и у И. Кеплера.

Теперь мы подготовлены проверить таблицу в работе, заполнив ее числами, определяющими параметры вращения Земли вокруг Солнца. Берем справочные данные: это радиус вращения Земли вокруг Солнца в метрах, и период обращения в секундах, деленный на 2π. Данные величины располагаем в клеточках длинна и период. При заполнении таблицы учитываем, что по горизонтали каждая последующая цифра равна предыдущей, умноженной на величину радиуса вращения; по вертикали каждая последующая цифра равна предыдущей, умноженной на величину периода обращения, деленного на 2π, а по диагонали слева направо цифры отличаются на величину линейной скорости на орбите вращения. В данном случае это будет линейная скорость движения Земли.

Она также занимает свою клеточку. С точки зрения математики, мы имеем дело с геометрической прогрессией по каждому направлению. Зная эти положения, нетрудно заполнить цифрами всю таблицу. В центре таблицы, как центр симметрии, находится клеточка, не имеющая размерности. Она равна единице при всех вычислениях.

Все величины, полученные в результате вычислений, симметричные относительно единицы, одновременно обратные друг другу. Например: индуктивность является величиной обратной ускорению свободного падения.

Обращаем внимание, гравитационный заряд, масса ядра вихря Солнечной системы, масса Солнца равна

13,28 · 10¹⁹ м³/с². Эта величина носит название гелиоцентрической постоянной. Аналогично масса Земли – 3,98 · 10¹⁴ м³/с². Последняя физическая величина хорошо известна в классической физике. Первую космическую скорость (она различна на разных высотах над Землей) можно вычислить по формуле:

R¹V² = 3,98 · 10¹⁴ м³/с² – геоцентрическая гравитационная постоянная. В нашей редакции это масса Земли.

Применение системы измерения всего из двух параметров вполне логично! Ведь все преобразования, перемены, события происходят в пространстве за определенные периоды, или, как мы считаем, время. Поэтому и числовые значения, полученные при расчетах по формулам в этом случае, передают реальную величину, согласованную с рядом стоящими в таблице. Полученные значения масс Солнца и Земли можно перевести с помощью гравитационной постоянной в тонны, но гармония таблицы при этом нарушится! Учтем,

G = 6,67 · 10^—11 м³/с²·кг; 1кг=6,67 · 10^—11 м³/с².

Коэффициент пропорциональности, гравитационная постояная необходима только для согласования размерностей. Обращает на себя внимание такой факт, как наличие в классической физике двух формул взаимодействия – гравитационного и электрического. Но величина силы взаимодействия, например, Земли и Солнца, в таблице одна. Почему? Такой результат получен потому, что в системе МС гравитационная и электрическая постоянные равны единице! В таком случае, единицы зарядов гравитационного и электрического будут одинаковыми, а формула будет работать одна!

Гравитационный и электрический заряды представляют собой лишь две формы, в которых проявляется одна и та же физическая сущность. Этот вывод важен для кодирования и переноса информации в природе.

Глядя на заполненную цифрами таблицу, надо отметить следующее. Гравитационные и электрические заряды занимают одну клеточку. Это говорит о свойстве природы – дуализме зарядов.

Каждая клеточка таблицы включает в себя физические понятия. Порой эти понятия самые различные по свои определениям: от механики до оптики и элементарных частиц.

Таблица говорит о системе, которая связывает материю, поле и пространство в единое целое. Это, своего рода, свод законов вращательного движения. Каждая клеточка определяет свой параметр данного вращателного движения. Поэтому, законы И. Кеплера являются частью более общего закона движения планет.

Таблица объединяет законы взаимодействия и преобразования в физике. Второй и третий законы И. Кеплера находятся в центре таблицы. Выше приведена цитата из книги Л. Купера «Физика для всех»: «После И. Кеплера (признанного законодателем небес) возникал только один вопрос: какая из теорий дает правила И. Кеплера?» [3]

Но, с другой стороны: «Это должна быть теория, зависящая от одного параметра, а именно – от планковской массы, задаваемой гравитационными взаимодействиями и определяющей, так сказать, масштаб энергий и масс во Вселенной», – слова немецкого физика Г. Фритша, взятые из его книги «Основа нашего мира».

Данный расчет служит первым шагом в объединениии этих двух начал, открытых человеком. Еще раз подчеркнем уникальность вращательного движения, ибо оно стало тем инструментом, который объединил эти начала. У природы нет другого инструмента, влияющего на пространство, только вращательное движение, в особенности его разновидность – вихрь.

Законом вращательного движения является вся таблица. Интересно найти в ней (а значит, и в космологии) место такой фундаментальной величине, как постоянная Планка ћ. Эта величина стала основой для многих исследований в физике двадцатого века. Однако Планк тщетно пытался включить величину ћ

в схему классических космологических представлений. Удивительно то, что интуиция этого замечательного физика указывала правильный путь. Им были определены величины, которые получили название фундаментальных (Планковских):

единица длины l_p= 1,616 · 10^—35 м

единица времени t_p= 0,54 · 10^—43 с

единица массы m_p= 2,18 · 10^—8 кг = 14,54 · 10^—19 м³/с²

постоянная Планка ћ =1,055 · 10^—34 Дж · с = 70,4 · 10^—46 м⁵/с³

Все эти величины, аналогично параметрам движения планет Солнечной системы, четко находят свое место в клеточках таблицы. Эти параметры определены (информационны).

Вращение поля с радиусом l_p= 1,616 · 10^—35 м, за период t_p= 0,54 · 10^—43 с, со скоростью С=3 · 10⁸ м/с рождает гравитационный заряд m_p=2,18 · 10^—8 кг = 14,54 · 10^—19 м³/с². Гравитационный заряд (масса) фотона, частицы Планка равна (третий закон Кеплера)

Таблица служит, с одной стороны, программой (алгоритмом) для расчета движения планет Солнечной системы, материи (мегамира), движения элементарной частицы Планка, поля (микромира), а с другой стороны объединяет в себе физические понятия всей классической физики.

Все взаимодействия, их результат, и, в конечном итоге, изменения – назовем их преобразованием в микро, макро и мегамире, в живой и неживой природе, не могут быть определены без понятия «информация». И здесь величины М. Планка уникальны. Это кирпичики информации, которые считывает сама природа! Мы пришли к дискретности пространства, времени и преобразования, т.е. природы, а частица Планка с ее параметрами является основой дискретности, ее масштабом. Если учесть, что энтропия является мерой, обратной информации, то вращательное движение, в том числе и Земли, работает как «демон Максвелла», производя деление информации и энтропии. По мере удаления координаты отсчета в космос растет энтропия, а по мере приближения к поверхности Земли растет объем информации.

Заполнив таблицу фундаментальными (Планковскими) величинами, подчеркнем, что вращение фотона вокруг своей оси с параметрами, определенными М. Планком, происходит по тем же законам, что и вращение планет вокруг Солнца.

Классическая физика утверждает, что фундаментальные величины присущи веществу по истечении t_p= 0,54 · 10^—43с после начала Большого взрыва, когда начали работать законы квантовой механики.

Более оптимальной является версия существования фотона, частицы Планка (кванта поля) с параметрами фундаментальных величин.

Вашему вниманию предлагается еще один вариант таблицы. Это «Таблица расчета вращательного движения».

Пользуясь величинами, которые получил М. Планк, определяем, что частица М. Планка не только движется со скоростью света, но и вращается с этой скоростью вокруг своей оси! В этом случае работает вся таблица, работают законы И. Кеплера в микромире.

До настоящего времени никто не мог правильно указать численные значения и количество фундаментальных естественных величин в природе, и показать, как они связаны между собой. Таблица четко указывает на систему, которая связывает эти величины в процессе вращения. Количество этих величин, характеризующих данный процесс, равно бесконечности!

Отсюда, кстати, выводится формула Е=mc². Для фотона, частицы Планка энергия равна:

или в числах:

130,4 · 10^—3 м⁵/с⁴ =

=14,54 · 10^—19 м³/с² · 2,997 · 10⁸ м/с · 2,997 · 10⁸ м/с

Это же количество энергии можно просчитать с применением многих формул:

и т. д.

Таблицей мы разворачиваем пространство. Такое развернутое пространство решает вопрос качественного определения каждого параметра вращательного движения. В данном случае – это фундаментальные величины.

В итоге мы получили таблицу, цифры в клеточках которой являются параметрами при вращении Земли вокруг Солнца, и маленького фотона вокруг своей оси. Аналогичные расчеты можно выполнить для определения движения всех планет Солнечной системы и их спутников. Естественно, точность вычислений будет выше, если брать мгновенные значения параметров движения, а не средние данные из справочников. К сожалению, успехи современной физики в этой области весьма скромные. Из бесконечных величин рядов и столбцов клеточек таблицы современная наука может, с точки зрения классической физики, объяснить логику только сорока клеточек.

Мы можем заполнить формулами и числами пустые клеточки таблицы. Но кто готов объяснить значение этих величин с точки зрения математики, физики и просто логики? Это задача науки!

Данная таблица является матрицей, которая описывает движения – как в мегамире, например, планет Солнечной системы, так и в микромире, например, фотона, частицы Планка вокруг своей оси.

Возьмем фрагмент таблицы в виде матрицы и найдем определитель этой системы. Его значение будет равно нулю. Исследуем миноры определителя, они так же равны нулю. Матрицы применяют при работе с линейными уравнениями. Равенство нулю определителя системы означает, что коэффициенты при неизвестных пропорциональны, система неопределенна, т.е. имеет бесконечное множество решений [5]. Это согласуется с тем большим объемом информации, который находится на Земле, как продукт преобразования, так и в маленьком фотоне. Вот где громадное поле деятельности для математики и математической физики.

К месту будут слова академика В.Л.Гинзбурга: «Уравнения электромагнитного поля в вакууме и в среде (уравнение Максвелла) и волновое уравнение в квантовой механике (уравнение Шредингера) являются линейными, и, следовательно, удовлетворяют принципу суперпозиции (сумма любых двух решений так же является решением этих уравнений). Уже отсюда ясно, сколь важна и велика область линейных явлений в физике» [4].

С другой стороны, великий математик Д. Гильберт указал геттингенским теоретикам М. Борну и В. Гейзенбергу, что эти квадратные таблицы (матрицы) появляются в расчетах как «побочный продукт» при решении волновых уравнений [25].

Матрицы, многомерные векторы, комплексные числа и волновые уравнения – вот те инструменты, которые помогут понять мир преобразований. И если до настоящего времени любой закон физики, прежде чем занять свое место в клеточке таблицы (матрицы) проходил длительный путь экспериментальной проверки, определения, осмысливания и принятия, то теперь можно четко указать и начать освоение новых законов физики, количество которых бесконечно! Где граница познания удивительного мира, в котором мы живем?