uzluga.ru
добавить свой файл
1




УДК 53. 03

К МОДЕЛИРОВАНИЮ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ ЕДИНОЙ ТЕОРИИ ПРИРОДЫ

Махмудов А.

Научный струдник Института математики и информационных технологий АН РУз


На основе структурного подхода предлагается расширить модельные представления единой теории пространства, времени, материи, энергии и информации. Наряду с понятием плотность материи, введены ( возможно фундаментальные ) понятия: плотность энергии, плотность времени, плотность пространства и информации. .


Пространство, время, материя, энергия и информация являются фундаментальными понятиями, используемыми для описания явлений природы. Пространство и время во все времена были предметом пристального внимания научной мысли. И если пространство со времен И. Ньютона представлялось как абсолютная пустота, чисто геометрическое пространство для описания явлений природы , а затем как физическе пространство в виде некоего эфира, то в настоящее время - как физический вакуум. Для описания свойств пространства или явлений в пространстве используются, например, квантовые теории (электродинамика, калибровочные поля, теория суперструн и т.д.). Представления о времени в системе научных знаний также эволюционизирвало с абслютного врмени И.Ньютона до понятия относительности времени А. Эйнштейна, времени как физического явления [ 1 ] .

Материя и энергия также подвергаются глубокому изучнию: теоретическая физика проникла в микроструктуру материи и дала классификацию видов энергии. Теория информации - стремительно развивающийся раздел науки, а наиболее общими закономерностями в процессах передачи, превращения и хранения информации занимается инфодинамика [ 2 ] .

В настоящей работе предлагается рассмотреть структурную модель представлений о природе. Для этого рассмотрим сначала механическую систему. В частности, возьмем известные формулы, связывающие растояние, время и скорость а также силу, массу и ускорение:


S = v * t , (1)


F = m * a , (2)


где S – расстояние, v – скорость, t - время, F - сила , m - масса , а - ускорние.


Формулы (1) и (2) можно представить в виде шестиэлементного графа (рис. 1) , где S, v, t, F, m, a являются вершинами графа.

Рассмотрим также элементы, как скорость, расстояние и время данного графа. Если зафиксировать скорость, то при увеличении расстояния будет увеличиваться время. Если зафиксировать расстояние, то при увеличении времени будет уменьшаться скорость. Если зафиксировать время, то с увеличением скорости будет увеличиваться пройденное расстояние. Следовательно, в трехэлементном графе (v,S,t) устанавливаются две “созидающие“ и одна “деструктивная“ функциональные связи. Направление рёбер этого графа не имеет значения.

Точно также графы (S,t,m), (t,m,F) и (m,F,a) имеют такие же функциональные связи. Особо следует рассмотреть графы (F,a,v) и (a,v,S). Здесь все функциональные связи будут только “coзидающими“. Кроме того, из графа (a,v,S) следует, что при фиксированном расстоянии, при увеличении скорости, ускорение может и уменьшаться. Следовательно, между элементами скорость и ускорение существует ориентированная функциональная связь. Примем это условие для всего шестиэлементного графа. Тогда получим ориентированный знаковый граф (рис. 2) . На рис.2 “созидающие“ связи представлены в виде сплошных, а “деструктивные“ - в виде пунктирных линий.

В связи с тем, что понятия скорость и ускорение в физике имеют информационный характер, объединим эти элементы в шестиэлементном графе в один элемент (a,v), тогда получим пятиэлементный ориентированный знаковый граф (рис. 3).

В результате имеем граф, который совпадает с пятиэлементной схемой организации макро - и микрокосмоса древневосточной философии. Сделаем следующую замену элементов данного графа: вместо элемента расстояниие возьмём элемент объём (V), вместо элемента масса - элемент материя (вещество)(m), вместо элемента сила - элемент энергия (E), вместо элемента скорость - ускорение - элемент информация (I). Тогда получим граф, показанный на рис 4.

Нетрудно видеть, что эти элементы также имеют “созидающие“ и “деструктивные“ функциональные связи. Например, если рассматривать тройку элементов t,m,E, то соотношение

m = E * t,

которое мы не рассматриваем как чисто математическую формулу, а как соотношение, поддерживающее “созидающие“ и “деструктивные“ связи, описывающееся трехэлементным ориентированным знаковым подграфом пятиэлементного графа (рис. 4) (если зафиксировать время, то “увеличение“ неких свойств вещества увеличит её энергию и т.д.). Если рассматривать элементы m, E, I, то соотношение

E = m * I

может представлять собой известную формулу

E = m * c * c .

Вместе с тем для элементов t и I последнего графа (рис. 4), на наш взгляд, следут сделать следующие предположения:

- время, в частности, есть продолжительность перехода системы из одного состоянния в другое (время между двумя событиями);

- время имеет не только протяжённость, но и ещё какие-то физические свойства;

- информация должна иметь корректное определение, так как информация это то, чем определяются и описываются и остальные элементы графа и их функциональные связи;

- информация - это то, что позволяет воспринимать как единую систему пространство, время, материю, энергию и саму информацию системой более высокого уровня;

- информация - это разница значений физических величин и изменяющихся параметров состояния любого процесса между двумя событиями;

- информация имеет связный вид - негэнтропия [ 2 ].

Рассмотрим структурную модель (рис. 4). Если взять отношение элементов m и V,

то , как известно, получим

m / V = mp - плотность материи.

Если взять отношение

I / m = Ip,

то можно положить, что это плотность информации, как количесво негэнтропии , которое может быть “записано“ и “считано“ с единицы материи системой более высокого уровня. По аналогии примем, что отношение E / t = Ep есть плотность энергии. Если считать , что элемент энергия - это просто работа, как в механике, то получим мощьность.

Примем , что отношение V / E = Vp – плотность пространства как объём, приходящийся на единицу энергии.

Примем , что отношение t / I = tp - плотность времени как отношение врмени к негэнтропии, при переходе причины к следствию.

Рассмотрим пару соотношений :

E = m * I ,


V = t * I .


Проведём следующие преобразования:

E / t = m * 1 / ( t / I ) , Ep = m * 1 / tp,


V / E = I * 1 / ( E / t ) , Vp = I * 1 / Ep ,


или

Vp / Ep = I / m * tp* ( 1 / Ep ),


откуда следует

Vp = Ip * tp.


Точно также из пар соотношений ( t = V * m , I = E * V ) , ( t = V * m , E = m * I ) ,


( m = I * t , V = t * I ) , ( I = E * V , m = E * t ) получим


tp = Vp * mp , Ep = mp * Ip , mp = tp * Ep ,

Ip = Ep * Vp , Vp = Ip * tp . ( 3 )


Следовательно, плотности пространства, времени, материи, энергии и инфоормации, согласно (3), укладываются в следующую структурную модель ( рис. 5 ).

На рис. 5 отображён пятиэлементный ориентированый знаковый граф. Ориентированность данного графа обусловлена тем, что плотность материи “созидающе“ влияет на плотность энергии , а обратное не всегда выполняется.

А основе структурной модели, представленной на рис. 5, можно высказать следующее:

- если плотность пространства бесконечно мала, то на единицу энергии приходится бесконечный объём пространства . Следовательно, пространство можно рассматривать как чисто геометрическое;

- если пложить, что плотность времени некая постоянная и она не подвержена влиянию плотности пространства, сама не влияет на плотность материи, то время абсолютно как в механике Ньютона;

- если предположить, что плотность материи для нас не важна и мы рассматриваем изаимодействие материальных тел, то можно считать их материальными точками;

- если предположить , что плотность материи не влияет на плотность энергии, то за элемент энергия можно принять потенциальную и кинетическую материальной точки;

- если плотность энергии не влияет на плотность информации, то понятие плотность информации оказывается ненужным в данной системе;

- если предположить, что плотность пространства представляет сообой некую величину, то можно считать, что пространство - это некий “эфир“, который обладает многими физическими свойствами. Например, “эфир“ может быть упругим, проводником электромагнитных волн, иметь различную плотность пространства и обладать собственным потенциальным полем. Возможно, области огромной плотности пространства и являются “тёмной материей“.

Согласно предлагаемой модели следует положить, что плотность пространства влияет на плотность времени, если время имеет физические свойства. Тогда в русле идей причиной механики Н.А. Козырева, можно положить :

- плотность времени есть отношение времени к негэнтропии , при переходе причины к следствию;

- плотность времени взаимодействует с плотностью пространства;

- плотность времени “созидающе“ влияет на плотность материи;

- время есть продолжительность перехода системы из одного состояния в другое;

- время имеет направление и обладает ходом времени;

- количество времени - это время, израсходованное системой при переходе от причины к следствию.

Плотность материи влияет на плотность энергии и вполне возможно, что материя преобразовывает плотность времени в плотность энергии. С другой стороны, из-за взаимодействия плотностей пространства, времени и материи, по-видимому, возникают внутриатомные силы.

Плотность энергии при своём изменении порождает или уменьшает негэнтропию.

Чем больше негэнтропия, тем большими закономерностями и, стало быть, большими физическими свойствами обладает плотность пространства.

В свете изложенного следует отметить, что физическую модель пространства - времени в общем нельзя строить в виде четырёхмерного пространства, так как в координатной оси времени имеет особенность – время t “сейчас“ всегда находится в начале координат. Механика обошлась с этим просто. Было предположено, что время абсолютно, течёт равномерно и втекает в пространство. В общем случае следует считать, что время втекает в пространство, влияет на плотность пространства и его кривизну.

Очевидно, что при различных упрощениях в данной структурной модели возможно описание природных явлений на основе существующих теорий .

Таким образом, предложенный подход к моделированию представлений о природе позволяет расширить возможности современной физики.


Л И Т Е Р А Т У Р А

1. Козырев Н.А. Время как физическое явление. – Л. : Пулковская астрономическая обсерваториия АН СССР, (Электронная версия).

2. Лийв Э.Х Инфодинамика. Обобщённая энтропия и негэнтропия. –Таллин, 1998 . (Электронная версия).