Teorie jediné substance. Základy.

Na počátku byla Informace, ta Informace byla u Boha, ta Informace byl Bůh.
Všechno povstalo skrze ni a bez ní nepovstalo nic, co jest.

Základní pojmy a základní součásti vesmíru

1. Informace je základní podobou jediné substance, která vytváří celý vesmír.

Informace jsou schopné se zmnožovat a organizovat do složitějších struktur, a tím dále zvětšovat celkové množství informací (celkový informační objem).

Informační struktury jsou nestabilní, jejich přirozeností je postupný rozpad a přechod do stavu s maximální entropií, a při tomto přechodu vzniká energie.

Je důležité poznamenat, že jsme zvyklí pracovat s informacemi, které existují na nějakém hmotném nebo energetickém nosiči. Nicméně nesporně existují informace „jako takové“, tj. informace samy o sobě, informace abstraktní formy. Takový druh informací existuje například v mysli človeka.

Nicméně neexistuje energie bez informační složky a stejně tak neexistuje hmota bez energetické a informační složky. Tj, substance následujícího stupně zhuštění nevyhnutelně obsahují předchozí fáze, což dále přispívá ke zvětšování celkového objemu informací ve vesmíru coby první fáze substance.
 

2. Energie je kondenzovaná forma informační struktury, jež se „rozpadla“ do stavu s maximální entropií. „Čistou“ formou energie je elektromagnetická vlna, což je energie, která není vázána na hmotné objekty.

Energie je v procesu svého hromadění schopna kondenzovat do dalšího stavu – hmoty. Při určitých podmínkách je energie schopna zpětné transformace na informace.
 

3. Hmota je kondenzovaná a „zastydlá“ forma energie. Obrazně řečeno: Když se elektromagnetická vlna, která se šíří rychlostí světa, zastaví, vznikne nová forma jediné substance, která je s energií původní vlny svázána koeficientem, který se rovná kvadrátu rychlosti světla.

Je zřejmé, že každý z výše uvedených stavů jediné substance má principiálně jedinečně vlastnosti a charakteristiky. Společně tvoří ten vesmír, který pozorujeme a studujeme. Je možné, že existuje další stav s ještě větší hustotou jediné substance, například stav vznikající při zahuštění hmoty v černých dírách.

Procesy přechodu substance z jednoho stavu do jiných

Skokový přechod mezi fyzikálně různými stavy, který přináší zásadní změny vlastností a charakteristik, je dobře prostudován a popsán jako fázové přechody. V případě přechodů mezi různými stavy jediné substance nejde o nic jiného, zhuštěná substance do jiného stavu přechází skokem, a přitom prudce mění své vlastnosti. Tento jev jiným způsobem popisuje i filozofie, a to jako zákon přeměny kvantity v kvalitu.

Největší překážkou pro pochopení a interpretaci přechodů jediné substance z jednoho stavu do jiného je kolosální rozměr této kvantitativní přeměny: Pro přechod „energie – hmota“ je tento rozměr stupně 10¹⁷ (kvadrát rychlosti světla), a pro přechod „informace – energie“ předpokládám rozměr stupně mezi 10²³ (Boltzmannova konstanta, která propojuje informační a statistkou entropii) a 10³⁴ (Planckova konstanta, která propojuje energii a frekvenci vlny).

Fyzikální popis a vytvoření matematického modelu procesu kondenzace energie na hmotu je neobyčejně složitým úkolem, který dosud není vyřešen. Ale přes všechny tyto obtíže už více než půl století lidstvo úspěšně využívá energii, která vzniká při opačném přechodu ze stavu hmoty do stavu energie – tzv. jadernou energii. Lze říci, že zobecnění hmoty a energie jako jediné substance a objevení způsobů přechodu mezi těmito stavy znamenalo pro lidstvo energetickou revoluci..

Plnocenný rozvoj teorie o stavbě vesmíru jako o jediné substanci v různých fázích kondenzace může znamenat další revoluci ve vědě a otevřít nové obzory znalostí a možností.

Trocha historie (aneb několik slov o jediné substanci)

Začátkem XX. Století Albert Einstein navrhl hypotézu o faktické jednotě hmoty a energie. Tato jednota je vyjádřena ve známém vzorci, který obě veličiny propojuje kvadrátem rychlosti světla. Zákon zachování hmoty, který byl do té doby považován za nezpochybnitelný zákon našeho vesmíru, se ukázal být jen speciálním případem obecnějšího zákona zachování energie. Toto zobecnění dovoluje měřit hmotu v jednotkách energie.
 

«To, co působí na naše smysly jako hmota, je v podstatě velká koncentrace energie v poměrně malém prostoru. Mohli bychom se na hmotu dívat jako na takové oblasti prostoru, kde je pole neobyčejně silné...».

A. Einstein

Hmota není nic jiného, než energie, extrémně zhuštěná v ohraničené oblasti časoprostoru. Tj. máme co do činění s jedinou substancí, která se nachází v různých fázích „zhuštění“. Při určité kondenzaci této substance pozorujeme, že získala nové vlastnosti a že vznikly nové mechanismy vzájemného působení, jako je gravitace a setrvačnost.

Kromě toho se ale zachovávají i vlastnosti elektromagnetických interakcí: kondenzace elektromagnetického pole vyváří kladně a záporně nabité materiální objekty. Je proto zcela přirozené, že vzájemné posouvání těchto objektů budí změny elektromagnetického pole.

Nevyřešené otázky současné fyziky a cesty k jejich řešení

Navrhovaná hypotéza klade otázku, zda zobecněná substance energie-hmota je jedinou komponentou našeho vesmíru? Tj. můžeme tvrdit, že vesmír sestává pouze z energie a hmoty? Data ze současných experimentů, která prokazují zrychlující se rozšiřování vesmíru, vyvracejí takové představy a nutí nás hledat nové formy substance, které by spoluvytvářely celý vesmír.

Jedna z teorií, která má v současné době nejvíc stoupenců, je model „Lambda-CDM“, kde jako doplňující součásti vesmíru figurují záhadná „temná hmota“ a „temná energie“, přičemž jich podle tohoto modelu má být nejméně 24krát (!) více než normální energie a normální hmoty.

Avšak ani jedna z existujících teorií nevnímá informaci jako plnocennou substanci, která (spolu)vytváří vesmír. A co více, sám pojem „informace“ nemá žádný jasný fyzikální význam. Možná právě proto se dosud na informaci nehledí jako na reálnou složku našeho světa, potažmo celého vesmíru. Nicméně je nesporné, že informace nás obklopují úplně všude, mohou být spojené jak s hmotnými objekty, tak s energetickými poli. Přitom stejně jako je nemožná existence hmoty bez energie, nemůže existovat hmota bez informace, a také nemůže existovat energie bez informace. Libovolný hmotný objekt nebo elektromagnetické pole je nositelem informace.

Tato hypotéza navrhuje přidat k základní složce vesmíru „energie-hmota“ doplňující stupeň koncentrace - informaci. Tj. zobecněná substance vytvářející vesmír bude „informace-energie-hmota“. Všechny tyto veličiny reálně existují, jsou poměrně dobře prozkoumány a lze je přímo či nepřímo měřit.

Entropie ve fyzice a v teorii informací

Mezi energií a informací existuje i fyzikální vztah, známý jako entropie. Ve statistické mechanice a v kvantové fyzice entropie znamená míru pravděpodobnosti všech možných stavů systému, v termodynamice znamená míru nevratného rozptylu energie.

Na druhé straně, v teorii informací, entropie charakterizuje míru neurčitosti nebo míru chaotičnosti informací a vlastně určuje množství (objem) nahromaděných informací. Přitom objem informací bude minimální, když pravděpodobnost všech možných stavů systému bude stejná. Pokud to promítneme na fyzikální systémy: Informační objem systému bude minimální za podmínky, že pravděpodobnosti všech možných nezávislých stavů systému budou stejně velké. A právě k tomuto stavu všechny fyzikální systémy směřují: Stabilní stav - to je stav s nejvyšší entropií a nejnižší potenciální energií.Tento základní zákon popisuje sílu, která působí na informace a kondenzuje je do stavu energie.

Zjednodušený popis procesu kondenzace informací na energii

Růst entropie znamená přechod informačního pole systému k rovnoměrnému rozdělení.

Schematicky si tento proces můžeme představit jako proces nasycování abstraktního informačního bloku, který podle zvyku zobrazíme ve dvojkové soustavě:

1. Výchozí stav:

11001010110010 =

2. Přirozený proces růstu entropie přivede systém do stavu rovnoměrného rozdělení:

10101010101010 =

3. Při tom může dojít k vyzáření kvanta elektromagnetické energie:

 

Toto je zjednodušený popis přirozeného procesu kondenzace informací do formy energie. K tomu je nutné poznamenat, že nutnou a postačující podmínkou přechodu z fáze informace do fáze energie je rovnoměrné rozdělení - maximální entropie systému. Nástup tohoto přechodu nezávisí ani na množství informací, ani na stupni jejich nahuštění. Nicméně na stupni nahuštění informací přímo závisí množství energie vyzářeného kvanta.

Tj. kvantum typu

bude mít menší energii, než kvantum typu

Stupeň nahuštění představuje frekvenci kvanta energetické vlny. To odpovídá známému zákonu, který pomocí Planckovy konstanty svazuje energii elektromagnetické vlny a frekvenci této vlny.V našem případě ukazuje závislost energie kvanta na stupni nahuštění informací, které daly tomuto kvantu vzniknout.

Závěry a následky

Objektivní vesmír je jedinou samovolně se rozvíjející substancí v různých fázích kondenzace: informace, energie, hmota. Silou, která proces rozvoje vesmíru uvádí do pohybu, je směřování množství informací k nekonečnu. Přitom proces inflace informací není chaotickým opakováním informačního kódu, ale účelným samovolně se rozvíjejícím mechanismem, který podle zákonů přírody vytváří stále nové a stále dokonalejší informační struktury. Avšak na druhou stranu, vytvořené informační struktury jsou nestabilní a postupně přecházejí do stavu s nulovou informační nasyceností, tj. do stavu s maximální entropií, a přitom uvolňují, přesněji řečeno vytvářejí energii.

Podle vědy o informacích, entropie se rovná 0 u systému, u kterého existuje pouze jeden stav (pravděpodobnost stavu = 1). Toto tvrzení můžeme promítnout i na obecný vývoj vesmíru od stabilního stavu ke stavu s nekonečným množstvím variací. Přitom část stále rostoucího objemu informací se v důsledku přirozeného směřování k rovnoměrnému rozdělení kondenzuje do formy energie. Část stále rostoucího objemu energie se ze stejného důvodu kondenzuje na hmotu.

Z toho vyplývá, že pro vznik a vývoj vesmíru není nutné vytvářet model počátečního stavu, kdy absolutně všechny informace, energie a hmota celého vesmíru jsou uzavřeny do jediného bodu kolosální hustoty (bod singularity). A také z toho vyplývá, že proces rozšiřování vesmíru se zrychlením je zcela přirozený, protože roste objem informací, a tudíž roste množství energie a hmoty, které postupně kondenzují z formy informací.

Reliktní záření není „ozvěnou velkého třesku“, ale zcela přirozené vyzařování vznikající při rozpadu informačních struktur a kondenzaci informací do energie. Proto u reliktního záření nepozorujeme bod zdroje, ale šíří se relativně rovnoměrně v celém prostoru vesmíru.
 

Pokud v rámci této hypotézy budeme přemýšlet o čase o prostoru, můžeme učinit předpoklad, že čas se objevil v okamžiku začátku inflace informací od jejich nulového množství k nekonečnému - jako zobrazení průběhu změn informačního objemu. Pro existenci energie už je - kromě času - nezbytná existence prostoru, ve kterém se energie může šířit. Čas a prostor tedy vznikají jako nové jevy při vzniku prvních dvou fází jediné substance. Již jsme se zmínili, že při vzniku hmoty jako dalšího stavu kondenzace jediné substance se objevují například setrvačnost a gravitace.

Tato hypotéza o vesmíru, vystavěném z jediné substance v různých fázích kondenzace, vyžaduje přezkoumání mnoha fyzikálních zákonů a jejich novou interpretaci.

Například základní zákon zachování energie, tak jak jej chápeme dnes, vyžaduje přehodnocení, protože nezohledňuje neustálé doplňování energie v důsledku směřování systémů k maximální entropii.

Důsledkem Clausiusovy nerovnosti (která popisuje nevratný růst entropie ve vesmíru) nebude nevyhnutelné směřování k chaosu, ale proces hromadění energie a hmoty ve vesmíru.

Zrod života a evoluce živých organismů bude jedním z mnoha „zevnitř vytvořených“ a důsledně působících mechanismů růstu celkového množství informací ve vesmíru.

Možné jsou i další transformace substance „informace-energie-hmota“, tj. kondenzace hmoty do dalších fázových stavů. Tento proces může probíhat v "černých dírách".

Doslov (od autora)

Vím, že tento článek má spíše filozofický ráz a neusiluje o fyzikální a matematickou přísnost a přesnost. Přesto doufám, že iniciuje vznik a rozvoj nové teorie, která dokáže vyřešit některé rozpory v současném fyzikálním poznání. Doufám, že na jejím základě bude vytvořen dokonalejší aparát pro názorný a přesný popis jak světa mikroskopických rozměrů elementárních částic, tak i kosmických rozměrů vesmíru.

Nejprve je ale nutné experimentálně dokázat možnost vzájemných přechodů mezi fázemi „informace-energie“ a určení velikosti koeficientu tohoto přechodu.

Na závěr se chci omluvit za troufalost této hypotézy, neboť zavrhuje mnohé „neměnné“ představy o světě, který nás obklopuje. Jenže ta hypotéza je ve své jednoduchosti a logičnosti tak hezká, že jsem se o ni musel podělit.

Poděkování

Vyjadřuji upřímné poděkování RNDr. PhDr. Vladislavu Böhmovi, který mne vytrvale nabádal k domýšlení souvislostí, dával podnětné otázky a cenné rady. Bez jeho účasti by tato hypotéza nemohla vzniknout.

 

Praha, říjen 2010 – červen 2012
 

Vaše recenze a komentáře, prosím, pošlete na
Budu velmi vděčný za Váše názory a případné připomínky k tomuto tématu.
 

Používané knihy

• Albert Einstein (2001). Relativity: The Special and the General Theory (Reprint of 1920 translation by Robert W. Lawson ed.). Routledge. p. 48. ISBN 0415253845. (eng)
• Chernin А. D. Kosmologie: Big Bang. – Vek 2, 2006. – ISBN 5-85099-150-6 (rus)
• Shannon Claude E. A Mathematical Theory of Communication. (eng)
• Hichin А. Y. The concept of entropy in probability theory. Progress of Mathematical Sciences. 1953. Т. 8. В. 3. P. 2-20. (rus).
• Fedosin S. Physics and Philosophy similarity from the preons to the metagalaxies. Perm: Stil-MG, 1999, ISBN 5-8131-0012-1. (rus).