# Коэволюция движущих сил природной суперсистемы

Рудольф Арав

Арав РудольфКоэволюция движущих сил природной суперсистемыOrigin: http://samlib.ru/a/araw_r/evol-1.shtmlСоздан: 27/01/2012, изменен: 27/01/2012, 29kСтатья: Естествознание============================================================

Коэволюция движущих сил природной суперсистемы

Рудольф Арав

В соответствии с философской парадигмой процессуальности бытия разработана концепция (версия) универсальной эволюции природной суперсистемы [1,2]. Во множестве процессов становления основных компонентов современной суперсистемы наблюдаются единообразные последовательности. В частности, установлена причинно-следственная связь эволюции параметров энергии-системности-протяжённости-времени существования природных объектов-полисистем. В многообразии энергетических параметров выделены силовые формы взаимодействия. Проблема их коэволюции в качестве движущих сил природной суперсистемы рассматривается на основе философии систем, теории Великого объединения и стандартной космологической модели [3,4].

1. Силовое взаимодействие в природе.

В естествознании си?лу определяют как количественную меру интенсивности воздействия на природные объекты-системы (частицы, тела, поля). Она характеризуется модулем, направлением (вектором), объектом ("точкой") приложения и временем воздействия. Силовое взаимодействие по определению предполагает существование взаимодействующих объектов-систем и межсистемных переносчиков. В определении силового взаимодействия соединён универсальный квартет измерений атрибутов природы [2]. Этим оно отличается от энергии - физического понятия, выражающего атрибут действенности и однозначно определяемого скалярной величиной.

Общее понятие "движущая сила" используется в науке: механике, физике, химии, биологии, антропогенезе, экономике, развитии общества. Его можно определить как причину движений (обобщённо - изменений), процессов, последствий, включая преобразование в иную движущую силу. Причинно-следственную связность представляет последовательная триада движущих сил в эволюции видов (по Ч.Дарвину): изменчивость - естественный отбор - наследственность. В природе движущая сила проявляется в межсистемном близкодействии - эквивалентном переносе энергии-импульса (количества движения) контактирующих систем. Переданный системе импульс становится компонентом её движущей силы. В микромире обменный перенос энергии-импульса наглядно выражают диаграммы Р.Фейнмана [5].

В произвольной системе происходит суперпозиция (наложение) независимых взаимодействий между её элементами-подсистемами. При одномасштабной суперпозиции типичными являются векторное доминирование силы (притяжения или отталкивания). Оно переходит (согласно принципу Ле-Шателье) в компенсированное (близкое к равновесию) и/или замкнутое (финитное) состояние действующих сил [2]. Так создаются компенсированные силовые связи и замкнутые элементы устойчивых полисистем. Силовая компенсация соотносится с консервативными силами и потенциальной энергией.

Сводную классификацию современных движущих сил можно составить на основе известных обобщений [5,6]. Основные движущие силы характеризуются формой, константой, направлением, переносчиками, объектами-системами и масштабом взаимодействия. Предлагаемая классификация отражает взаимосвязь иерархии основных движущих сил и природных объектов-полисистем в субмикро-, микро-, макро- и мегамире (табл.1). Cледует отметить, что классификация содержит гипотезы и допущения.

2.Направления коэволюции движущих сил.

Коэволюция представляет процессы возникновения и взаимосвязанного сосуществования основных движущих сил. По версии хаотической инфляции наша Вселенная возникла из экстремального состояния физического вакуума, порождённого квантовой флуктуацией скалярного поля [7]. Согласно Р.Фейнману связанная энергия вакуума (его называют суперструнным) значительно превосходит известные формы энергетических взаимодействий [5]. Однако, проявляется низкоэнергетическое состояние вакуума в виде нулевых колебаний, взаимодействия (экранирования) виртуальных частиц и других эффектов.

В теории Великого объединения разработаны модели единого происхождения сильного, слабого и электромагнитного взаимодействий. В её основе лежит обнаруженная симметрия

Таблица 1.Основные движущие силы природных систем

N | Формы силового взаимодействия | Взаимодействующие объекты-полисистемы | Переносчики энергии - импульса
1 | Проявленные взаимодействия физического вакуума | Физический вакуум и элементарные частицы | Виртуальные частицы
2 | Гравитационное взаимодействие | Гравитационные поля и массы вещества и тёмной материи | Гравитоны
3 | Масса - энергия частиц | Хиггсовое и замкнутые гравитационные поля | Бозоны Хиггса, гравитоны
4 | Антигравитация | Векторное поле тёмной энергии и космические системы | Гипотетические частицы-хамелеоны
5 | Сильное взаимодействие (цветовые и ядерные силы) | Кварки, барионы, атомные ядра | Глюоны, пи-мезоны
6 | Слабое взаимодействие | Лептоны, барионы, атомные ядра | Калибровочные бозоны
7 | Электромагнитное взаимодействие | Электрические заряды и магнитные полюса, электромагнитные поля | Потоки фотонов, заряженные частицы, электроток
8 | Лучистое взаимодействие | Излучение и вещество | Векторные потоки квантов и релятивистских частиц
9 | Химическое взаимодействие | Атомы и молекулы | Электроны, ионы, излучение
10 | Тепловое взаимодействие | Массивные частицы, атомы, молекулы, тела | Кинетика и соударения частиц, теплопередача, тепловое излучение
11 | Механическое взаимодействие | Массивные тела макро- и мегамира | Гравитационное поле, кинетика и соударения тел, упругость, трение, вязкость

между лептонами и кварками при электрослабом взаимодействии. Калибровочная теория поля предсказывает увеличение константы электрослабого взаимодействия и уменьшение константы сильного взаимодействия при высоком энергетическом масштабе. Глюоны, фотоны, промежуточные векторные бозоны становятся квантами калибровочных полей единой симметрии Великого объединения. Происходит объединение лептонов и кварков в единые мультиплеты (группы симметрии). Согласно гипотезе вначале существовали смешанные калибровочные поля (с единой константой взаимодействия), кванты которых обладали одновременно лептонным и цветовым зарядами. Энергетический масштаб спонтанного нарушения симметрии Великого объединения предсказывается в пределах от 1014--1016 до106--108 ГэВ [8]. Дальнейшее развитие моделей Великого объединения ориентировано на Суперобъединение всех фундаментальных взаимодействий при энергетическом масштабе, близком к величине планковской массы mП=1019 ГэВ (см. известный рис.1).

Рис.1 Картина "Великого разъединения" фундаментальных

взаимодействий (HTML - документ).

Последовательное разделение фундаментальных взаимодействий определялось уменьшением масштаба (плотности) суммарной энергии взаимодействия, обратным относительно увеличения пространства её рассеивания. При общем доминировании рассеивающих сил лучистого отталкивания каскадное выделение фундаментальных взаимодействий означало локальное доминирование сил притяжения. Они образовали "поколения" взаимодействующих частиц - фермионов и бозонов (табл.1) в виде сгущений энергии поля (по выражению А.Эйнштейна). В квантовой теории эти частицы считаются устойчивыми возбуждениями квантового поля. В частицах осуществляется замкнутое (финитное) взаимодействие. Оно представляется в виде замкнутой струны, стоячей волны, тороида, квантового цуга, спирального вихря. В теории суперструн рассчитаны замкнутые струны, близкие по свойствам к гравитону. Массу частиц образно представляют как энергию замкнутого движения гравитонов сквозь вязкую "патоку" хиггсового поля. Большая часть движущих сил мгновенно компактифицируется в виде масс, цветовых и электрозарядов фундаментальных и элементарных частиц. Замкнутая в барионах энергия притяжения кварков (в состоянии конфаймента) на порядки выше энергии-массы покоя барионов. Последняя на порядки превышает движущую силу гравитации вещественных систем. Пространственная замкнутость свойственна также слабому (10-16см) и сильному (10-13см) взаимодействиям. Финитное движение в замкнутом состоянии означает связывание и дезактивацию движущих сил. Последующее сохранение и рассеивание стабильных частиц становится основным направлением их эволюции. Лучистое и тепловое взаимодействия соучаствуют в рассеивании и противодействует притяжению (рис.2).

Рис. 2.Основные направления коэволюции силовых взаимодействий

Суперпозиция движущих сил выделяет доминантные силовые взаимодействия, которые инициируют образование новых полисистем. Их устойчивость определяется максимумом компенсированной энергии связи элементов - подсистем. Ядерные силы образуют атомные ядра и звёздную плазму; электромагнитные силы синтезируют атомы, молекулы и тела; гравитация соединяет массивные полисистемы макро- и мегамира; антигравитация ускоряет разбегание галактик и рассеивание межгалактического вещества. В гравитационном каскаде реуплотнения агрегируются однородные сомножества газовых, конденсированных, плазменных, сверхплотных, галактических тел. В расширяющемся пространстве метагалактики они образуют компактную гравитационно-связанную суперсистему. В скоплениях массивных космических тел преобладает финитное (в т.ч. вращательное) движение. Например, определено финитное движение галактик Местной группы в постоянном объёме более 10 млрд лет. Ячеистая структура гравитационно-связанной суперсистемы изотропна в масштабе более 300 Мпк. Разноскоростное рассеивание сил притяжения, связывающих системы, становится основным направлением в пространстве доминирующей антигравитации (рис.2).

3.Заключение

Движущие силы рассматриваются в качестве основной причины суперсистемной эволюции. Элементарным актом силового воздействия представляется межсистемная передача энергии-импульса. Движущие силы взаимосвязано эволюционируют. Они возникают (активируются), превращаются, размножаются, взаимодействуют (накладываются), компенсируются, замыкаются (пассивируются). В сомножестве контактирующих систем осуществляется ветвистая эстафета эквивалентного (по величине) и преобразованного (по направлению, носителю, времени) переноса-генерации движущих сил. Природа пронизана сетчатой иерархией пульсирующих треков силовых сгущений.

Масштабная иерархия современных доминирующих сил сопряжена с иерархией полисистем субмикро-, микро-, макро- и мегамира (табл.1). Основные направления их коэволюции представлены в виде упрощённой схемы преобразования (модификации) фундаментальных взаимодействий. Они включают: гипотетическое Суперобъединение при планковском энергетическом масштабе; образование энергетического феномена вакуума и каскада разъединения фундаментальных взаимодействий; замыкание большей части движущих сил (особенно притяжения) в виде массы-энергии и зарядов частиц микромира; сохранение массы-энергии, суммы зарядов и числа частиц в пространстве доминирующих сил разноскоростного рассеивания-отталкивания; последовательное масштабное доминирование сильного, электромагнитного, гравитационного притяжения, которые компактифицируются в полисистемы соответственно микро-, макро- и мегамира; полисистемную дифференциацию и модификацию фундаментальных взаимодействий; формирование производных (вторичных) сил теплового, химического, механического взаимодействия групп сопряжённых полисистем; доминирование гравитации в пространстве гравитационно-связанной суперсистемы; ускоренное рассеивание господствующей антигравитацией природной суперсистемы в расширяющемся пространстве (рис.1,2).

Коэволюция движущих сил происходит в примерной последовательности генезиса вакуумного, квантового, хиггсового, гравитационного, сильного, слабого, электромагнитного, теплового, химического, механического взаимодействий. В коэволюции выделяются каскадные процессы разъединения, модификации, производности, суперпозиции, доминирования, компенсации, замыкания. Они обусловили синтез современной иерархии основных силовых взаимодействий (табл.1, рис.2). Многообразие этих процессов можно объединить в системообразующее направление (подобное системогенезу по П.Анохину). Это направление проявляется в последовательном формировании элементов-подсистем, их устойчивых связей, автономных систем, одномасштабных полисистем, иерархии современной суперсистемы. Просматривается причинно-следственная связь коэволюции движущих сил и свойств суперсистемы, её конфигурации и долговечности, взаимосвязанности и иерархии, вложенности и фрактальности. Силовое системообразование можно обозначить как способ (механизм) самоорганизации природы.

Анализ силовой эволюции систем обосновывает ряд соображений. Предельно абстрагированное понятие "энергия" не выражает процессуальной взаимосвязи основных атрибутов природы. Силовое взаимодействие систем является адекватным выражением причины и сущности множества процессов. Движущие силы возникают в процессе активации компенсированных силовых взаимодействий. Процессы противодействия, компенсации и замыкания пассивируют (но не аннигилируют) движущие силы в виде связей и элементов устойчивых полисистем. Активация и пассивация связаны с динамичным и статичным проявлением силы (по И.Ньютону). Хаотичная компенсация взаимодействий может создать системную упорядоченность. Абсолютно замкнутые системы в природе не наблюдаются. Степень замкнутости системы и её изменение можно определить по соотношению внутренней (связанной) и внешней энергии взаимодействия. Действие ряда законов сохранения ограничено системами максимальной степени замкнутости (определённого типа взаимодействия).

Изначальное возникновение и последующее падение планковского энергетического масштаба предопределяет доминирование необратимой (но не вечной) пассивации движущих сил. Этот фактор ограничивает и смещает сферу действия закона эквивалентного (тем более обратимого) превращения форм энергии. Сверхвысокая концентрация замкнутых сил (в масштабе субмикромира) и их активация противоречат гипотезе Я.Зельдовича о создании "всего из ничего" (логичнее эволюционное происхождение "всего из иного"). Дополнительные измерения (в теории суперструн) представляются предельным проявлением зависимости кривизны пространства от концентрации замкнутых сил притяжения в субмикромире. Развёртывание трёхмерного пространства (и конфигурацию суперсистемы) можно связать с активацией и спонтанным доминированием сил отталкивания в свёрнутых измерениях.

Многообразие процессов притяжения, инерции, ускорения, контакта, коллапса, сохранения (постоянства), дефекта (превращения) масс обусловлено энергетическим масштабом и суперпозицией силовых взаимодействий. Дуализм силового поля можно представить как доминирование силы связности квантов (при волновом движении) и замыкание вектора силы (при взаимодействии с веществом), т.е. двоякое проявление принципа минимального действия. Спор Аристотеля и И.Ньютона о наличии или отсутствии силы при движении тела по инерции имеет мирное решение, а именно - наличие максимально компенсированного соотношения сил. Деление природы на материю и силы ошибочно - сила является ведущим компонентом природных материальных процессов. Козволюция движущих сил необратима, а их иерархия производна, системна и не сводима к фундаментальным взаимодействиям.

Описание системной коэволюции движущих сил не решает проблему их спонтанной активации (обозначенную как Перводвигатель - Аристотелем, Первотолчок - И.Ньютоном, Большой взрыв - Г.Гамовым, Хаотическая инфляция - А.Линде).

Литература

1.Моисеев Н.Н. Логика универсального эволюционизма. Вопросы философии, N8 - М., 1989, с.53.

2.Арав Р.И. Эволюция вещественных полисистем метагалактики. Сб. Системные исследования и управление открытыми системами, вып.4 - Мекар мейда, Хайфа, 2008, с.44

3.Урманцев Ю.А. Системная философия. Вестник МГУ, Серия 7, N5 -Издательство МГУ, М., 1999,с.69

4.Эбелинг В., Зигель А., Файстель Р. Физика процессов эволюции - УРСС, М., 2001, 328с.

5.Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике. Современная наука о природе - Мир, М., 1976, с. 83

6.Эткин В.А.О единстве и многообразии сил в природе. http://zhurnal.lib.ru/e/etkin_w_a

7.Линде А.Д. Многоликая Вселенная - М., 2007. elementy.ru/lib/430484

8.Ишханов Б.С., Капитонов И.М., Юдин Н.П.. Частицы и атомные ядра - Изд. ЛКИ, М., 2005, 580с.

Аннотация статьи.

Р. Арав. Коэволюция движущих сил природной суперсистемы

Современные силовые взаимодействия сопряжены с иерархией природной суперсистемы. В коэволюции движущих сил выделены направления: разъединение фундаментальных взаимодействий; их замыкание и сохранение в виде массы и зарядов частиц; каскад масштабного доминирования модификаций сил притяжения; синтез полисистем микро-, макро- и мегамира; гравитационное связывание и антигравитационное рассеивание полисистем. Ветвистая причинно-следственная эстафета (генезис) движущих сил формирует свойства природной суперсистемы. Предложена коррекция существующих представлений.

Abstract.

R. Arav. Energy Evolution in a Material Super System

Evolution of matter is represented by the sequence of processes of energy conversion in elements and by the super system component connection. Co-evolution of energy and matter consistency in micro-, macro-, and mega world generates the hierarchy of organizational levels, element connections, and systems nesting. Qualitative assessment of specific and integral connection energy, of energy - mass, and of the number of autonomous systems in contemporary polysystems is given. Essential dependences and peculiar features of the energy-system parameters of a super system are found and clarified.

Суперобъединение силовых взаимодействий

Энергетичес-кий феномен

вакуума

вакуума Гравитационное взаимодействие с полем Хиггса

Великое объединение взаимодействий

Масса - энергия частиц вещества и тёмной материи

Гравитация массивных систем макромира

Гравитация массивных

систем

мегамира

Сильное взаимо- действие в кварк- глюонной плазме

Ядерные силы связи барионов и звёздной плазмы

Электрослабое взаимодействие

Электромагнитное

взаимодействие

Электро-

магнит-ные поля

Слабое

взаимо-

действие

Электро-

заряды

частиц

Сохранение

лептонных зарядов

Энергия-импульс

потоков

нейтрино

Сохра- нение суммы электро- зарядов

Энергия импульс

излуче-ния

Притяжение ядра и электронов в атомах

Химическое взаимодействие атомов и молекул

Притяжение диполей в молекулярных телах

Вакуум-ные флукту- ации

Энергия виртуаль-

ных частиц

Анти-гравитация тёмной энергии

Энергия-

импульс

галактик

Рост энтропии

теплового взаимодействия

Механическое взаимодействие

вещественных систем

Тепловое

взаимодействие вещественных систем

Сохранение барионных зарядов и массы

Кинетика

ускоренного разбегания галактик

Рассеивание лептонных зарядов

Рассеивание энергии реликтового и космического излучения

Рассеивание вещественных систем