# Эволюция вещественных полисистем Вселенной

Рудольф Арав

Арав РудольфЭволюция вещественных полисистем ВселеннойOrigin: http://samlib.ru/a/araw_r/evolution5.shtmlСоздан: 21/05/2009, изменен: 21/05/2009, 36kСтатья: ЕстествознаниеПредставлены иерархия,движущие силы, направленя,количественная мера и последовательная максимализация в эволюции полисистем============================================================

Эволюция вещественных полисистем Вселенной

Рудольф Арав

Универсальный эволюционизм является основой научной картины мира [1].Вещество представляется значительным компонентом Вселенной. Поэтому интересно рассмотреть направленные превращения - эволюцию вещественных систем.

1. Современная иерархия вещественных полисистем.

Вещество характеризуют комплексом свойств, включая основное-массу покоя (гравитационный заряд), а также протяжённость, дискретность, системность, способность к фундаментальным взаимодействиям. Вещественную систему определяют в качестве ограниченной цельности, содержащей взаимосвязанные элементы (обычно подсистемы). При образовании она приобретает новое качество, отличное от суммы свойств элементов. Существование, цельность и устойчивость системы зависит от доминирования силы связи её элементов относительно воздействия среды. В устойчивой системе связи и элементы находятся в состоянии, близком к равновесному. Вещественные системы можно классифицировать как материальные, открытые, динамичные.

Материальность обозначает существование в виде объективной реальности. Абстрактными называют мысленные, образные, научные, информационные функциональные подсистемы социума, которые также материальны и сопряжены с его вещественными системами.

Открытость обозначает взаимообмен веществом, энергией и информацией со средой. Его виды и интенсивность варьируют в широком диапазоне. При минимализации взаимодействия со средой возникают временно замкнутые системы. При максимализации воздействия система становится неравновесной и превращается в более устойчивую: происходит элементарный акт её эволюции.

Динамичность проявляется в изменениях элементов, связей и цельности. Динамика варьируется от замкнутых и медленных процессов в равновесных и стабильных системах до взрывных мгновенных процессов в сильно неравновесных системах. Замкнутые, циклические, колебательные, адаптационные процессы доминируют в устойчивых состояниях. Поступательные, бифуркационные, ветвящиеся, цепные процессы преобладают в неустойчивых состояниях. Последовательные превращения динамичных открытых систем становятся траекторией их эволюции, которая включает и остановки - замкнутые процессы.

Основные вещественные системы равномерно распространены в Вселенной, которая изотропна в масштабе более 300 Мпк. Множество однородных или тождественных систем пространственно разъединены и взаимодействуют фактически только с инородными объектами. Такое множество слабо- или невзаимодействующих между собой одинаковых цельностей можно назвать полисистемой. Вещественные системы соотносятся в виде иерархии типа элементы - подсистемы - системы - надсистемы - полисистемы - суперсистема[2,3]. Современная версия иерархии полисистем представлена в табл.1.

Вещественные полисистемы характеризуются массой, линейным размером, доминирующей силой связи и составом элементов единичной системы. В иерархии представлена последовательность увеличения массы, размера, сложности систем от микро- до мегамира. Она выражает существенные связи-соотношения полисистем и может быть названа вещественной суперсистемой. В иерархии не выделены разновидности (подсистемы) конденсированных тел - живые и разумные организмы, суммарная масса которых на ~20 порядков меньше массы основных полисистем. Также не представлено большинство компонентов Вселенной, включающее более 95% её массы-энергии (антигравитация- тёмная энергия, тёмная материя, частицы-носители фундаментальных взаимодействий, излучение, физические поля и вакуум).Современная вещественная суперсистема является следствием предыдущих и причиной последующих превращений вещества - состоянием его эволюции.

Таблица 1

Вещественные полисистемы

N | Основные полисистемы | Распространённые разновидности | Силы цельности | Размер см | Масса гр
1 | Элементар-ные частицы | Кварки, протоны, нейтроны, электроны, нейтрино | Цветовые силы | 10-13 - 10-15 | 10-24 - 10-27
2 | Атомные ядра | Нуклиды водорода, гелия, лёгких и тяжёлых элементов | Сильное взаи-модействие | 10-12 - 10-13 | 10-22 - 10-24
3 | Атомы | Водород, гелий, биогенные элементы, железо, ионы | Кулоновские силы | 10-7 - 10-9 | 10-22 - 10-24
4 | Молекулы | Неорганические и органические, простые и сложные молекулы, радикалы, макромолекулы | Валентные силы | 10-5 - 10-8 | 10-17 - 10-23
5 | Конденсиро-ванные тела | Твёрдые, жидкие и много- фазные тела, планеты, коричневые карлики | Электромагнитные и гравита- ционные силы | 1010 - 10-4 | 1031 - 10-12
6 | Плазменные звёзды | Звёзды главной последова- тельности, гиганты, карлики, новые и сверхновые звёзды | Электромагнитные и гравита-ционные силы | 1012 - 1011 | 1035 - 1032
7 | Сверхплот-ные звёзды | Белые и черные карлики | Гравитация | ~109 | ~1033
 |  |  |  |  | Нейтронные звёзды
 |  |  |  |  | Чёрные дыры (коллапсары)
8 | Звёздные группировки | Кратные звёзды, ассоциа-ции и комплексы; рассеянные, шаровые, центральные скопления; активные центры галактик | Гравитация | 1017 - 1013 | 1038 - 1032
9 | Газоплазмен- ные комплексы | Газопылевые облака, туманности, глобулы, протозвёзды, атмосфера | Гравитация | 1020 - 1015 | 1038 - 1032
10 | Галактики | Эллиптические, спираль-ные, неправильные, карликовые, активные, радиогалактики | Гравитация | 1023 - 1021 | 1044 - 1042
11 | Скопления галактик | Цепочечные, сетчатые и ячеистые элементы круп-номасштабной и тонкой структур, сверхскопления | Гравитация | 1024 - 1022 | 1048 - 1046
12 | Межгалакти-ческое вещество | Разреженные водородо- гелиевые облака, потоки нейтрино, диффузное вещество | Гравитация и антигравита- ция | ~1024 - 1022 | 1043 - 1039

2. Коэволюция вещественных полисистем.

Парадигма универсального эволюционизма возникла при экстраполяции идей глобальной эволюции, обоснованной А.Вернадским. Первоначально постулирована автономная эволюция неживой, живой и социальной сферы. При экстраполяции такая градация упрощённо представляет действительное соотношение компонентов Вселенной. Его определяют по общему для всех компонентов показателю - величине массы - энергии. Относительная объективная значительность компонентов в масштабе Вселенной количественно выражена % массы-энергии: антигравитация~72,5; тёмная материя~23; вещество~4,5; излучение~0,1.

А.Эйнштейн заметил, что частицы вещества являются сгустками энергии поля. Величина суммарной массы-энергии вещественной полисистемы - множества структурированных сгустков энергии поля может количественно выразить её динамику.

Эволюция полисистем является одним из направленных процессов в коэволюции компонентов Вселенной. Согласно современной концепции она начинается Большим взрывом единого сверхплотного энергетического сгустка - суперполя в состоянии ложного вакуума. Инфляционные теории предсказывают также возникновение множества локальных и изотропных мини-вселенных с разными начальными состояниями и фундаментальными параметрами, типами нарушения симметрии и размерностями пространства [4 ].

Развитие Вселенной от Большого взрыва до современного и будущего состояния подробно изучено [5,6]. В сокращённом изложении эволюция вещественных полисистем выглядит таким образом:

1.Мгновенное образование полисистемы элементарных частиц (сверхплотной плазмы кварков, лептонов, барионов).

2.Быстрое возникновение полисистем химического (атомарного и молекулярного) вещества (газообразные комплексы атомов водорода и гелия, молекул водорода).

3.Пространственное разделение полисистем химического вещества на уплотняющиеся и рассеивающиеся.

4.Образование полисистем конденсированных, плазменных и сверхплотных космических тел (звёзд) в пространстве доминирующей гравитации.

5.Создание современной суперсистемы - иерархии сосуществующих и взаимопревращающихся полисистем (табл.1).

6.Длительное превращение иерархии в полисистему (кластеры) сверхплотных звёзд.

7.Долговременные коллапс и испарение полисистемы чёрных дыр в пространстве возрастающей антигравитации, рассеянного излучения и потоков нейтрино.

Последовательность превращения полисистем предопределена многообразным воздействием вне- и внутрисистемных движущих сил-компонентов Вселенной. Представленные выше компоненты Вселенной можно разделить на силы притяжения и отталкивания по направлению (вектору) действия. Такое разделение возможно и для фундаментального взаимодействия одной природы. Например, при притяжении разноимённых и отталкивании одноимённых электрозарядов. Вероятно также совместное присоединение одних и отделение других элементов системы. Действительная направленность эволюции полисистем является интегральной равнодействующей всего комплекса сил.

3. Направления коэволюции полисистем.

В коэволюции можно выделить следующие направления:

1.Соединительное направление отличается становлением устойчивых полисистем при ассоциации подсистем и элементов. Оно реализуется при доминировании сил притяжения. Его проявлением становятся процессы сближения, концентрирования, уплотнения, связывания, слияния, агрегации, аккреции, синтеза, интеграции. Примерами служат нуклеосинтез, химические реакции соединения, рост кристаллов, образование звёзд и галактик из уплотнённого газа.

2.Разделительное направление отличается становлением новых систем при диссоциации менее устойчивых надсистем и доминировании сил отталкивания. Оно реализуется в процессах рассеивания, удаления, дифференциации, ветвления, дезинтеграции, взрыва, дробления. Примерами служат распад нуклидов, ионизация атомов, реакции разложения молекул, растворение кристаллов, дезагрегация твёрдых тел, взрывы звёзд, разбегание галактик.

3.Циклическое (замкнутое) направление отличается сохранением цельности и основных свойств устойчивых систем при обратимых изменениях-циклах в подсистемах и их связях. Оно реализуется в колебательных, вращательных, обменных, закрытых процессах, а также при циркуляции, изоляции, флуктуациях. Это направление проявляется во временно стабильном существовании и воспроизводимых циклах их взаимопревращения. Примерами являются взаимодействие кварков в нуклоне, вращение электронов в атоме, колебание ионов в молекуле, круговорот вещества в экосистемах земли, траектории планет вокруг солнца или звёзд около центра галактики. Циклическое направление осуществляется при близком к равновесному соотношении внутри- и внесистемных сил притяжения и отталкивания.

4.Сложное направление отличается сочетанием соединительных, разделительных и циклических процессов. В одновременных сочетаниях множество тождественных или единообразных систем объединяется, делится и сохраняется в зависимости от локального соотношения действующих сил. В переменных по времени сочетаниях эти процессы протекают последовательно и соответственно изменяется их направление. Примером служит обратимая триада (соединение - сохранение - разделение) нуклидов, атомов, молекул, конденсированных тел, звёзд, созвездий. Другим примером является эта обратимая триада в фазовых переходах плазма - газ - жидкость - твёрдое тело. Возможна необратимость триады соединение-сохранение (максимализация)- разделение применительно к эволюции полисистемы в масштабе Вселенной.

5.Максималистское направление отличает последовательность возникновение - увеличение - максимализация - уменьшение - исчезновение (минимализация). Такая последовательность характерна для эволюции вещественных полисистем, представленных в таблице. После возникновения и до исчезновения в эволюции полисистемы образуется максимум в период перегиба её вектора. Возникают мгновенные и долговременные, локальные и общие, одинарные и многократные, связанные и изолированные, количественные и качественные максимумы [3].

Выделенные направления свойственны и межсистемной и внутренней эволюции уже существующих полисистем. Для нуклидной полисистемы соединительное направление проявляется в синтезе массивных атомных ядер, а разделительное - в их самопроизвольном распаде. Для атомной полисистемы аналогично соединяются (заполняются) и ионизируются электронные оболочки массивных нуклидов. Для молекулярной полисистемы характерна соединительная полимеризация и термическая диссациация макромолекул. Во внутренней эволюции этих полисистем наблюдается общая особенность. Более вероятная, простая и устойчивая система превращается в своё сложное подобие, которое обладает этими качествами в меньшей степени. Локальные изменения параметров среды повышают вероятность образования и ограниченную устойчивость сложных систем. Такое ветвление внутренней эволюции в направлении усложнения свойственно большинству полисистем. Например, усложнение конденсированных тел в форме коллоидных сгустков макромолекул привело к локальному возникновению живых и разумных организмов. Усложнение при внутренней эволюции полисистемы единого элементного состава подобно иерархии полисистем с последовательно растущей сложностью подсистем. Представленные выше направления реализуются и в межполисистемной эволюции иерархии.

4. Мера эволюции полисистем.

Для измерения эволюции именно вещественной полисистемы целесообразно использовать её основное свойство - суммарную массу. Общность и стабильность этого свойства позволяет определить и сравнить кинетику полисистем. Используя опубликованные результаты [5,7,8,9],можно изобразить графическую зависимость суммарной массы от времени эволюции полисистем. 0x01 graphic

Рисунок. Вид зависимости массы от времени эволюции:1-барионная,

2-химическая,3-плазменная звёздная,4-сверхплотная звёздная полисистемы. На рисунке представлены:

мгновенная максимализация массы барионной полисистемы и её долговременное постоянство (согласно закону сохранения барионного числа);

последующая рекомбинация, максимализация массы химической полисистемы и её уменьшение (при образовании звёздной плазмы и ионизации атомов и молекул);

последующее звёздообразование, максимализация массы полисистемы плазменных звёзд и её уменьшение (при уплотнении вырожденного вещества):

максимализация массы полисистемы сверхплотных звёзд, предшествующая её уменьшению (при рассеивании и испарении).

Кинетика массы полисистем показывает генетическую связанность максимумов. Волнообразную форму приобретает последовательность: возникновение- увеличение- максимализация- уменьшение - минимализация массы полисистем. Существенные параметры кинетики массы и эволюции полисистем представлены в табл.2.

В таблице отражена корреляция периодов эволюции, скорости образования полисистем и их максимальной массы. Последовательно возникают максимумы скорости образования, концентрации и суммарной массы барионов, нуклидов, химического вещества, плазменных звёзд, галактической иерархии, сверхплотных звёзд. Данные наблюдательной астрономии прямо или косвенно подтверждают эту закономерность. Таблица 2

Ориентировочные параметры эволюции полисистем

Период эволюции | Доминирующие полисистемы | Современное количество | Время возникно- вения млрд. лет | Период максимали зации млрд. лет | Вероятный максимум массы 1055 г
Эры ранней Вселенной | Лептоны Барионы | ~1090 ~1080 | ~ 10-18 ~ 10-17 | >1010 ~1022 | ~ 9 ~ 10
Эра нуклеосинтеза | Нуклиды | <1079 | 10-14 - 10-13 | <30 | ~2 - 3
Эра рекомбинации | Химическое вещество | <1080 | ~ 10-3 | <1 | ~9-10
Галактический период | Плазменные звёзды Галактики Иерархия | ~1020~5x1010 1 | 0,1 - 1 0,1 - 1 <1 | ~7-15 <100 <100 | ~3-5 ~5-7 ~19
Период сверхплотного вещества | Сверхплотные звёзды | ~1019 | < 1 | < 103 | ~2-4
Период поздней Вселенной | Коллапсары Рассеянное вещество | ~1018 ~1090 | < 1  < 1 | > 103 > 1022 | ~1-3  >9

Самые длительные периоды максимилизации свойственны лептонам, барионам и коллапсарам. Они соответствуют устойчивости этих вещественных полисистем в очень широком диапазоне энергетических воздействий среды. Постулаты постоянства барионного и лептонного числа связаны с длительностью их максимализации.

Вместе с новорожденной Вселенной возникла максимально устойчивая полисистема элементарных частиц. Барионы и электроны последовательно синтезировались в иерархию. Современная молодость Вселенной отличается максимальной иерархической сложностью менее устойчивых полисистем. В её старости предполагается максимальная поляризация сверхплотного (коллапсары)и сверхразреженного (нейтрино)вещества.

Заключение.

Кратко обобщим предыдущее изложение. Вещество самоорганизовано в полисистемы - однородные множества устойчивых гравитационных сгустков. Полисистемы образуют иерархию - современную вещественную суперсистему. Они эволюционируют совместно под действием движущих сил. Эти силы представлены модификациями фундаментальных взаимодействий и антигравитацией. Соотношение сил притяжения и отталкивания предопределяет направления эволюции: соединительное, разделительное, циклическое, сложное, максималистское. Общая последовательность эволюции включает возникновение - увеличение - максимализацию - уменьшение - исчезновение (минимализацию) полисистем. Кинетику эволюции целесообразно измерять по изменению суммарной массы полисистемы. Коэволюция основных полисистем представляется связной синусоидальной зависимостью их массы от времени.

Коэволюцию характеризует также состав иерархии вещественной суперсистемы. Она последовательно возникает, максимализируется и сокращается при изменяющемся соотношении гравитации и антигравитации в пространстве Вселенной. Проявленное доминирование антигравитации ускоряет сокращение состава полисистем и пространства иерархии при сохранении её суммарной массы. Преобладание процессов развития иерархии обосновывает оптимистическое представление о прогрессе Вселенной [10 ] . Доминирование процессов сокращения иерархии обосновывает пессимистическое представление о её деградации [ 6 ] . Эти крайности мировоззрения объединяет объективная максималистская направленность коэволюции вещественной суперсистемы. Комплекс направлений её эволюции взаимосвязан с универсальной коэволюцией известных компонентов Вселенной. Библиография

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

2.Найдыш В.М. Концепции современного естествознания. М.,2004,с.380.

3.Арав Р.И. Максимализация в эволюции вещества Вселенной. Научные труды учёных и специалистов,вып.4,Беэр-Шева,2007,с.110.

4.Линде А.Д.Физика элементарных частиц и инфляционная космология. М.,

1990,с.12.

5.Вайнберг С. Первые три минуты. М.,1981,с.18.

6.Хокинг С. Краткая история времени. С.-П.,2000,с.56.

7.ЗельдовичЯ.Б. Современная космология. Сб. Прошлое и будущее Вселенной. М.,1986,с.11.

8.Физика. Большой энциклопедический словарь. М.,1998,с.36.

9.Чернин А.Д. Звёзды и физика. М.,1984,с.13.

10.РовинскийР.Е. Развивающаяся Вселенная. Иерусалим,2001,с.33.

Аннотация

Р.Арав. Эволюция вещественных полисистем Вселенной.

Представлены иерархия, движущие силы, направления, количественная мера и последовательная максимализация в эволюции вещественных полисистем Вселенной.

Abstract

R.Arav. The substance polysystems evolution of the Universe.

The hierarchy, the driving forces, the directions, the quantitative measure and the consecutive maximization in substance polysystems evolution of the Universe are represented.

Сведения об авторе

Арав Рудольф, инженер-химик, доктор технических наук. Специалист в области химической технологии, физико-химической механики, строительных материалов и проблем естествознания. Опубликовал 155 статей и разработал116 изобретений. Член амуты Учёные Юга.

Координаты:г.Беэр-Шева,84751,ул.Ха-Рош N11,кв.18.Тел.077-7818776 и

0544-818776.E-Mail rodol-7@ zahav.net.il

Information about author

Arav Rudolf, Chemical Engineer ,the Doctor of the Technical Sciences. He is the specialist in the field of the chemical technology, physical-chemical mechanics, building materials and the problems of the natural science. He published 155 papers and 116 inventions. Member of Scientists of the South Association

Address: Beer-Sheva, 84751, str. Ha-Rosh 11/18.Tel.077-781776 and 0544-818776. E-Mail: rodol-7@ zahav.net.il