Теория единства субстанции. Основа.

The Theory of Substance Integrity. Fundamentals.

ENG     RUS     CZE
 

Вначале была Информация, и Информация была у Бога, и Информация была Бог.
Всё через Неё начало быть, и без Неё ничто не начало быть, что начало быть.


Аннотация

Данная гипотеза предлагает новый взгляд на рождение и расширение вселенной, как процесса инфляции единой субстанции в разных фазах конденсации: информации, энергии и материи. Основной движущей силой этого процесса является стремление количества информации к бесконечности. При этом, информация, с одной стороны способна воспроизводиться и организовываться в более сложные структуры, тем самым увеличивая общий информационный объём, а с другой – созданные информационные структуры нестабильны и планомерно переходят в состояние с нулевой информационной насыщенностью, т.е. с максимальной энтропией, выделяя, а точнее образуя при этом энергию.

Такой подход позволяет решить ключевые задачи современной физики, касающиеся возникновения и развития вселенной: вопросы о зарождении вселенной и её расширения с ускорением, наблюдаемого в настоящее время. Настоящая гипотеза даёт принципиально новое объяснение наличия реликтового излучения.

Кроме того, эволюционное развитие жизни естественным образом вписывается в общий процесс развития информационного поля в данной теории.

А также Теория единой субстанции предлагает новый взгляд на фундаментальные физические законы, в том числе закон сохранения энергии.
 

Ключевые слова: информация, энергия, материя, энтропия, развитие вселенной, эволюция.

Основные понятия или основные составляющие вселенной

1. Информация является фундаментальной составляющей единой субстанции, образующей вселенную. Информация способна воспроизводиться и организовываться в более сложные структуры, тем самым увеличивая общий информационный объём.

С другой стороны, информационные структуры нестабильны, имеют свойство постепенно разрушаться и переходят в состояние с максимальной энтропией, при этом рождается энергия.

Необходимо отметить, что мы привыкли иметь дело с информацией, присутствующей на каком-то материальном или энергетическом носителе. Но неоспоримо существование информации, как таковой, т.е. информации абстрактной формы. Такой вид информации присутствует, например, в мыслях человека.

Однако не существует энергии без информационной составляющей, ровно, как и материи без энергетической и информационной составляющих. Т.е. субстанция следующего уровня конденсации обязательно содержит предыдущие фазы, что также способствует увеличению общего объёма информации во вселенной, как первой фазы субстанции.
 

2. Энергия – это конденсированная форма информационной структуры, «распавшейся» до состояния с максимальной энтропией. За «чистую» форму энергии стоит принять электромагнитную волну, как энергию, не связанную с материальными объектами.

Энергия в процессе накопления, способна конденсироваться в следующее состояние – материю, кроме того, при определённых условиях энергия может преобразовываться обратно в форму информации.
 

3. Материя – это конденсированная и «застывшая» форма энергии. Образно: если остановить электромагнитную волну, распространяющуюся со скоростью света, то образуется новая субстанция, связанная с энергией через коэффициент, равный квадрату скорости света.

Важно, что каждое из трёх вышеперечисленных состояний единой субстанции обладает принципиально отличными свойствами и характеристиками. Вместе образуют ту вселенную, которую мы знаем, наблюдаем и изучаем. Возможно, существуют и следующие состояния с ещё большей концентрацией субстанции, например сгущение материи в чёрных дырах.

Процессы перехода субстанции из одного состояния в другое

Резкий переход между физически различными состояниями, влекущий за собой существенное изменение свойств и характеристик, в физике хорошо изучен в рамках описания фазовых переходов. В случае переходов единой субстанции из одного состояния в другое, можно говорить о схожем явлении, когда сконденсированная субстанция способна скачком переходить в другое состояние, резко меняя свои свойства и качества. Что соответствует закону перемены количества в качество.

Наибольшую сложность для восприятия и интерпретации процессов перехода между состояниями субстанции представляет колоссальный масштаб количественного преобразования. Для перехода «энергия-масса» это масштаб порядка 1017 (квадрат скорости света), соответственно для «информация-энергия» – предполагаемый порядок от 1023 (постоянная Больцмана, связывающая информационную и статистическую энтропии) до 1034 (постоянная Планка, связывающая энергию и частоту волны).

Физическое описание и построение математической модели процесса конденсации энергии в материю является чрезвычайно сложной задачей, нерешённой до сих пор. Несмотря на все трудности, вот уже больше полувека человечество успешно использует энергию, выделяющуюся при обратном переходе из состояния материи в состояние энергии – ядерную энергию. Можно сказать, что обобщение материи и энергии в единую субстанцию и открытие способов перехода между этими состояниями, означало для человечества энергетическую революцию.

Полноценное развитие теории о строении вселенной, как о единой субстанции, находящейся в разных фазах конденсации, совершит революцию в науке и откроет новые горизонты знаний и возможностей.

Немного истории или несколько слов о единой субстанции

В начале XX века Альберт Эйнштейн выдвинул гипотезу о фактической взаимосвязи материи и энергии. Эта взаимосвязь выражена в известной формуле, связывающей эти две величины через квадрат скорости света. Таким образом, закон сохранения массы, считавшимся непоколебимой составляющей нашей вселенной оказался лишь частным случаем более общего закона сохранения энергии. Это обобщение делает возможным измерять массу в энергетических единицах.
 

«То, что действует на наши чувства в виде вещества, есть на деле огромная концентрация энергии в сравнительно малом пространстве. Мы могли бы рассматривать вещество как такие области в пространстве, где поле чрезвычайно сильно...».

А. Эйнштейн

Материя есть не что иное, как энергия, экстремально конденсированная в локализованной области пространства-времени. Т.е. мы имеем дело с единой субстанцией, находящейся в разных фазах «сгущения». При определённой конденсации этой субстанции наблюдаются её новые свойства и возникают новые типы взаимодействия, такие как гравитация и инерция.

Кроме того сохраняются и свойства электромагнитных взаимодействий: конденсация энергии электромагнитного поля образует положительно и отрицательно заряженные материальные объекты. Потому вполне естественно, что взаимные перемещения этих объектов вызывают возмущения электромагнитного поля.

Неразрешённые вопросы современной физики и пути их решения

Но является ли обобщение энергия-материя – единственной составляющей нашей вселенной? Т.е. можно ли утверждать, что вселенная состоит из энергии и массы? Современные экспериментальные данные, показывающие расширение вселенной с ускорением, опровергают это утверждение и заставляют искать новые формы субстанции, образующей вселенную.

Одна из теорий, которая имеет наибольшее число сторонников на сегодняшний день, является модель «Лямбда-CDM», в которой дополнительными составляющими вселенной служат загадочные «тёмная материя» и «тёмная энергия», причём, в соответствии с этой моделью их содержание должно быть по крайней мере в 24(!) раза больше чем нормальных энергии и материи.

Однако ни одна из существующих теорий не рассматривает информацию, как полноценную субстанцию, составляющую вселенную. Более того, само понятие ИНФОРМАЦИЯ не имеет более-менее чёткого физического определения. Возможно, поэтому до сих пор информацию и не рассматривали как реальную составляющую нашего мира и вселенной в целом. Тем не менее, 9 неоспоримо, что информация окружает нас повсюду, она может быть связана как с материальными объектами, так и с энергетическими полями. Причём, точно так же как невозможно существование материи без энергии, невозможно и существование материи без информации, а также невозможно существование энергии без информации. Любой материальный объект или электромагнитное поле несёт в себе информацию.

Данная гипотеза предлагает ввести в базовую субстанцию вселенной «энергия-масса» дополнительную степень сгущения – информацию. Т.е. обобщённая субстанция будет выглядеть как «информация-энергия-материя». Все эти величины реально существуют, довольно хорошо изучены и поддаются прямым и косвенным измерениям.

Энтропия в физике и информационной теории

Между энергией и информацией существует и физическая взаимосвязь, через энтропию. В статистической механике и квантовой физике, энтропия – это вероятностная мера всех возможных состояний системы, а в термодинамике мера необратимого рассеяния энергии.

С другой стороны, энтропия в теории информации, характеризует меру неопределённости или меру хаотичности информации и собственно определяет объём накопленной информации. Причём, объём информации будет минимальным, при равной вероятности возникновения всех возможных значений системы. Или если это спроецировать на физическую систему: объём информации системы будет минимальным, при условии, что вероятности всех возможных независимых состояний системы равны между собой. Именно к такому состоянию стремятся все физические системы: устойчивое состояние – состояние с наибольшей энтропией и минимумом потенциальной энергии.

Этот фундаментальный закон характеризует силу, действующую на информацию и конденсирующую её в состояние энергии.

Упрощённое описание процесса конденсации информации в энергию

Рост энтропии означает переход информационного поля системы к равномерному распределению.

Схематично этот процесс можно изобразить в виде процесса насыщения абстрактного информационного блока, который привычно представим в виде двоичного кода:

1. Исходное состояние:

11001010110010 =

2. Естественный процесс роста энтропии приведёт систему к состоянию равномерного распределения:

10101010101010 =

3. При этом возможно излучение кванта электромагнитной энергии:


 

Это упрощённое описание естественного процесса конденсации информации в форму энергии. При этом следует заметить, что необходимым и достаточным условием для перехода из фазы информации в фазу энергии, является равномерное распределение – максимум энтропии системы. Наступление этого перехода не зависит ни от количества информации, ни от степени сгущения этой информации. Но от степени конденсации информации напрямую зависит количество энергии излучаемого кванта.

Т.е. квант вида


будет обладать меньшей энергией, чем квант вида

Степень сгущения характеризует частоту кванта энергетической волны. Что соответствует известному закону, связывающему через постоянную Планка соотношение энергии электромагнитной волны и частоту этой волны. В нашем случае показывает зависимость энергии кванта от степени сгущения информации, породившей этот квант.

Выводы и следствия

Объективная вселенная представляет собой единую саморазвивающуюся субстанцию в разных фазах конденсации: информация, энергия и материя. Движущей силой процесса развития вселенной является стремление количества информации к бесконечности. При этом, процесс инфляции информации представляет собой не хаотичное повторение информационного кода, а целенаправленный саморазвивающийся механизм, который, используя законы природы, конструирует новые более совершенные информационные структуры. С другой стороны, созданные информационные структуры нестабильны и планомерно переходят в состояние с нулевой информационной насыщенностью, т.е. с максимальной энтропией, выделяя, а точнее образуя при этом энергию.

В соответствии с наукой об информации, энтропия равняется 0 для системы, в которой существует только одно состояние (вероятность состояния = 1). Это утверждение можно проецировать и на общее развитие вселенной от стабильного состояния к состоянию с бесконечными вариациями. При этом часть всё возрастающего объёма информации конденсируется в форму энергии, в результате естественного стремления к равномерному распределению. Часть всё возрастающего объёма энергии конденсируется в материю.

Из этого следует, что для зарождения и развития вселенной нет необходимости строить модель первородного состояния, когда абсолютно вся информация, энергия и материя вселенной заключены в единую материальную точку колоссальной плотности (точка сингулярности). А также то, что вполне естественен процесс расширения вселенной с ускорением, т.к. объём информации растёт, следовательно, возрастает количество энергии и массы, которые конденсируются из формы информации.

Причиной реликтового излучения является не «эхо большого взрыва» а вполне естественное излучение при разрушении информационных структур и конденсации информации в энергию. Потому у реликтового излучения нет точки источника, а наблюдается оно относительно равномерно по всему пространству вселенной.
 

Рассуждая на тему времени и пространства в рамках этой гипотезы, можно предположить, что с момента начала инфляции информации от нулевого объёма к бесконечности, появляется время – как показатель протекающих изменений информационного объёма. Для присутствия энергии, помимо времени необходимо пространство, в котором энергия может распространяться. При возникновении материи, появляются инерция и гравитация, как характеристики нового конденсированного состояния единой субстанции.

Данная гипотеза о строении вселенной, как о единой субстанции в разных фазах конденсации, требует пересмотра множества других физических законов и новой их интерпретации. В т.ч. фундаментальный закон сохранения энергии требует пересмотра и дополнения, т.к. не учитывает постоянное пополнение энергии в результате стремления систем к максимальной энтропии.

Кроме того, следствием неравенства Клаузиса (показывающего необратимый рост энтропии во вселенной) будет являться не неизбежное стремление к хаосу, а как раз процесс накопления энергии и массы во вселенной.

Зарождение жизни и эволюция живых организмов является одним из множества «спроектированных изнутри» и чётко функционирующих механизмов для ускорения роста общего объёма информации во вселенной.

Возможны также дальнейшие преобразования субстанции «информация-энергия-материя», т.е. конденсация материи в следующее фазовое состояние. Этот процесс может происходить в «чёрных дырах».

Заключение (от автора)

Я прекрасно осознаю, что данная статья носит скорее философский характер и не претендует на физическую и математическую строгость и точность. Однако считаю, что данная статья станет инициатором для создания и развития новой теории, которая сможет разрешить противоречия в современной физике и на основе которой будет построен более совершенный аппарат для наглядного и точного оперирования как в мире элементарных частиц, так и в космических масштабах вселенной.

В первую очередь необходимы экспериментальные доказательства возможности взаимных переходов между фазами «информация-энергия» и количественное определение коэффициента данного перехода.

В послесловии хочу извиниться за дерзость данной гипотезы, как опровергающей многие устоявшиеся представления об окружающей нас действительности. Только вышеизложенная гипотеза представляется мне настолько красивой в своей простоте и логичности, что я считаю своим долгом её опубликовать.

Благодарность

Выражаю искреннюю благодарность Владиславу Бэму, д. фил.н. (RNDr. PhDr. Vladislav Böhm), который своевременно наталкивал меня на размышления, задавал нужные вопросы и давал ценные советы. Без его участия, данная гипотеза не могла бы возникнуть.
 

Прага, октябрь 2010 – май 2012
 

Свои рецензии и отзывы, пожалуйста, отправляйте на
Буду премного благодарен за Ваше мнение и любые комментарии по теме.
 

Литература

  • Эйнштейн А. Сущность теории относительности. – М.: Изд. ин. лит., 1955. – 157 с.
  • Albert Einstein (2001). Relativity: The Special and the General Theory. (Reprint of 1920 translation by Robert W. Lawson ed.). Routledge. p. 48. ISBN 0415253845. (англ.)
  • Чернин А. Д. Космология: Большой взрыв. – Век 2, 2006. – 64 с. – 2500 экз. – ISBN 5-85099-150-6
  • Shannon Claude E. A Mathematical Theory of Communication. (англ.)
  • Хинчин А. Я. Понятие энтропии в теории вероятностей. Успехи математических наук. 1953. Т. 8. В. 3. С. 2-20.
  • Сергей Федосин. Физика и философия подобия от преонов до метагалактик. Пермь: Стиль-МГ, 1999, 544 стр., Табл.66, Ил.93, Библ. 377 назв. ISBN 5-8131-0012-1.