Арав Рудольф. Максимализация в эволюции вещества Вселенной

Арав Р.

Максимализация в эволюции вещества Вселенной

В космических процессах превращения вещественных систем обычно возникают количественные максимумы.

-- Вещественные системы

Вещество является распространенным компонентом нашей Вселенной (3-5% суммарной массы-энергии материальных субстанций). Оно отличается комплексом свойств, среди которых основное - наличие массы покоя (гравитационного заряда). Вещественные системы характеризуются элементным составом, структурой и силами связи элементов - модификациями фундаментальных взаимодействий.

Эволюция представляется направленной последовательностью превращений основных видов вещественных систем. Обычно различают системы частиц (фундаментальных, элементарных, ядерных, химических) и тел (в основных фазовых состояниях). По размеру (cм) и массе (г) вещественные системы делят на микромир (m © 10^-7, r © 10^-6), макромир (10^-7 < m < 10²³, 10^-6 < r < 10⁹) и мегамир (m > 10²³, r > 10⁹). В концепции универсального эволюционизма различают виды эволюции вещества: космогенез, геогенез, биогенез, антропосоциогенез.

Предлагается комбинированная систематика (табл. 1). В систематике представлена известная многоуровневая иерархия полисистемы - систем - подсистем современного вещества (далее-иерархия). Вещественные системы классифицируются как материальные, относительно сложные, динамичные и открытые. В систематике не представлены наименее распространенные разновидности вещества и массивные частицы - переносчики взаимодействий. Элементы фундаментальных частиц неизвестны. А.Эйнштейн рассматривал вещественные частицы как сгустки энергии поля. В определенном отношении иерархия является полисистемой сгустков массы-энергии тяготения. Иерархия включает последовательности увеличения массы, плотности, размера и сложности единичных сгустков. Среди сил связности преобладают: сильное взаимодействие - в микромире, электромагнитное - в макромире, гравитационное - в мегамире.

Цельность вещественных систем определяется доминированием сил притяжения элементов. Они сохраняют цельность в виде циклических, вращательных, колебательных процессов взаимодействия элементов. Их стабильность и устойчивость связана с близким к равновесному соотношением взаимодействующих сил, в т.ч. притяжения и отталкивания. Динамичность проявляется во внутренней изменчивости и межсистемных превращениях, инициируемых энергетическими воздействиями других компонентов Вселенной. Они направляют ядерные и химические реакции, перемещение и уплотнение, фазовые переходы, образование и преобразование частиц и тел.

-- Мера эволюции

В этой связи представляется существенным выбор количественной меры последовательных превращений, стабильности и динамичности вещества. Общим и измеряемым показателем эволюции может быть изменение суммарной массы - основного общего свойства вещественных систем. В мега-, макро- и микро-эволюции максимальная масса такой системы соответственно соизмерима с массой вещества Вселенной, меньше её на несколько порядков или на десятки порядков. Таким образом, в растущем древе эволюции выделяется ствол, ветки и веточки по величине их среза.

Таблица 1

Вещественные системы

N п/п	Основные системы	Распространенные разновидности	Силы цельности	Размер см	Мас-са, г
1.	Фундаменталь-ные частицы	Кварки, лептоны (электроны, нейтрино)	-	10^-13- -10^-15	10^-23--10^-²⁷
2.	Элементарные частицы	Барионы (протоны, нейтроны)	Цветовые силы	~10^-13	10^-24
3.	Атомные ядра	Нуклиды водорода, гелия, легких и тяжелых элементов	Сильное взаимо-действие	10^-12- -10^-13	10^-22--10^-24
4.1.	Атомы	Водород, гелий, элементы тяжелее гелия, биогенные элементы, железо, ионы	Кулонов-ские силы	10^-7- -10^-8	10^-22--10^-24
4.2.	Молекулы	Неорганические и органические, простые и сложные молекулы, макромолекулы, радикалы	Валентные силы	10^-4- -10^-7	10^-17--10^-23
5.1.	Конденсиро-ванные тела	Пыль, планетеземали, астероиды, спутники, планеты, многофазные тела	Гравитация, электромаг-нитные силы	10¹⁰- -10^-4	10³¹- -10^-12
5.1.1	Живые тела (организмы)	Виды, ценозы; царства бактерий, водорослей, растений, животных,	Физико-химическое и биологичес-кое взаимо-действия	10⁴- -10^-5	10⁸- -10^-14
5.1.2	Разумные организмы (антропо-социум)	Личность, семья, нация, цивилизация; вид, общественные структуры	Биологичес-кое и соци-альное взаи-модействия	~ 10²	~ 10⁵
5.2.	Плазменные звезды	Звезды главной последовательности, гиганты, новые и сверхновые звезды, карлики и субкарлики	Электро-магнитное и гравитацион-ное взаимо-действие	10¹²- -10¹¹	10³⁵- -10³²
5.3.	Сверхплотные звезды	Белые и черные карлики Нейтронные звезды Черные дыры (коллапсары)	- " - Гравитация - " -	~ 10⁹ ~ 10⁷ 10⁸- -10^-13	~10³³ ~10³⁴ 10⁴²- -10³⁴
5.4.	Звездные группировки	Кратные звезды, ассоциации и комплексы; рассеянные, шаро-вые, центральные скопления, активные центры галактик	- " -	10¹⁷- -10¹³	10³⁸- -10³²
5.5.	Межзвездные газоплазмен-ные образования	Газопылевые комплексы, облака, туманности, глобулы, протозвезды	- " -	10²⁰- -10¹⁵	10³⁸- -10³²
6.1.	Галактики	Эллиптические, неправильные, спиральные, карликовые, активные, радиогалактики	- " -	10²³- -10²¹	10⁴⁴- -10⁴²
6.2.	Скопления галактик	Цепочечные, сетчатые и ячеистые элементы крупномасштабной и тонкой структур, сверхскопления	- " -	10²⁴- -10²²	10⁴⁸- -10⁴⁶
7.	Межгалактиче-ское вещество	Разреженные водородогелие-вые облака; потоки нейтрино; диффузное вещество	-	10²⁴- -10²²	10⁴³- -10³⁹

Мегаэволюция самых распространенных систем образует последовательность периодов (эпох, эр), известная версия которых представлена в табл.2 [3,4,5]. В мегаэволюции можно выделить основную последовательность процессов:

-- Мгновенное образование кварков, лептонов и барионов.

-- Быстрый синтез газообразного химического вещества.

-- Разделение рассеивающегося и уплотняющегося вещества.

-- Образование существующей иерархии (в пространстве доминирующей гравитации).

-- Длительное превращение иерархии в группировки (кластеры) сверхплотных звезд.

-- Очень долгий коллапс (и возможное испарение) черных дыр в пространстве рассеивающегося вещества и возрастающей антигравитации.

В мегаэволюции иерархии наблюдаются восходящая и нисходящая ветви (направления). Сначала увеличивается многообразие, масса и сложность основных вещественных систем. Потом эти величины уменьшаются. Между обоими периодами возникает относительно стабильная максимализация развития иерархии.

-- Максимумы эволюции

В эволюции систем наблюдается общая последовательность превращения: возникновение, увеличение, максимализация, уменьшение, уничтожение. Аристотель различал шесть видов движения: возникновение, уничтожение, увеличение, уменьшение, превращение, перемещение. В эволюции перемещение свойственно всему веществу, а его превращение проявляется в вышепредставленной последовательности. При этом сначала доминирует превращение предыдущей в данную систему, а после ее максимализации - в последующую систему.

Возникновение инициируется существенным изменением параметров воздействующих сил космической среды, при которых новая система становится энергетически устойчивее предыдущей.

Увеличение связано с усилением факторов, повышающих вероятность и скорость новообразования до максимума.

Максимализация характеризуется близостью (или равенством) сил (и кинетики) замедленного образования и нарастающего превращения (уничтожения) доминирующей системы. Относительная стабильность количества, например, в реальных пределах 10-30% массы, ограничивает длительность этого периода.

Уменьшение связано с усилением дестабилизирующих воздействий. Они ускоренно преобразуют существующую в возникающую более устойчивую систему.

Уничтожение (или минимализация) обусловлены наибольшим разрушающим воздействием, при котором стабилизируется последующая система.

Представленная последовательность процессов максималистской эволюции обоснована исследованиями вещественных систем (табл.1). К количественным мерам максимализации относятся: вероятность; скорость образования и превращения; общая масса, численность, распространённость; локальная концентрация; длительность периода.

Количественные показатели могут быть описаны выпуклыми функциями или графиками с экстремумом. Максимум представляется точкой (областью, периодом) перегиба в эволюции системы с прямого на обратное направление.

Длительно стабильный максимум может иметь признаки и процесса (в т.ч. обратимого) и состояния (в т.ч. равновесного). Показатели максимумов взаимосвязаны, например, максимальная скорость образования предшествует максимуму общего количества. Максимальная концентрация возникает в начале периода максимализации при расширении пространства. Длительность этого периода ограничена близостью скоростей образования и превращения системы.

-- Максимализация в мегаэволюции

Максимумы связаны с эрами мегаэволюции вещества (табл. 2). В ранней Вселенной до Большого взрыва реализуется максимальная плотность массы - энергии протовещества. Максимумы скорости образования, концентрации и массы (количества) свободных кварков, лептонов и стабильных барионов возникают соответственно в эпоху великого объединения и электрослабого взаимодействия. Аналогичные максимумы простого ядерного и химического вещества появляются соответственно в эрах космологического нуклеосинтеза и рекомбинации.

На текущий галактический период приходятся максимумы галактик и их скоплений, газопылевых комплексов, плазменных звёзд, а также конденсированных, живых и разумных тел. Данные наблюдательной астрономии подтверждают существование максимума скорости звёздообразования (1-3 млрд лет) и светимости звёзд (5-7 млрд лет -здесь и далее - после Большого взрыва). В настоящее время (~14 млрд лет) уменьшается энерговыделение, суммарная светимость, скорость образования и, по-видимому, масса плазменных звезд (небо темнеет).

В постгалактический период достигается максимум массы, локальной концентрации и количества звезд сверхплотного вещества. В начале периода поздней Вселенной максимальны скорости распада электронов и барионов (при времени полураспада 10¹⁹-10³¹ лет), а также общее количество и локальные концентрации кластеров черных дыр.

При испарении черных дыр (и сохранении горизонта событий Вселенной) максимум массы и минимум концентрации слабо взаимодействующих нейтрино становится наиболее вероятным будущим вещества. По одной из гипотез мгновенное превращение ~80% массы максимально плотного протовещества в максимально стабильные нейтрино создает самый долговечный максимум массы фундаментальных частиц. В этой связи образование, максимализация и уплотнение иерархии выглядит промежуточным ответвлением мегаэволюции менее стабильных вещественных систем. Разумеется, вероятность реализации прогнозов обратна изученности и отдаленности эволюционных процессов. Например, по версии ускоренного разбегания галактик за горизонт событий связное пространство Вселенной опустошается до предполагаемых превращений вещества [6, 8].

Количественные максимумы основных вещественных систем можно определить в первом приближении (табл. 2). Максимум их массы находится в пределах 10⁵³-10⁵⁵ г/см³ [2, 4]. В процессе интенсивного образования этих систем реализуются максимальные скорости увеличения их массы. Эти скорости варьируются от взрывных (>10⁵⁴ г/сек для лептонов) до крайне медленных (~10³⁵-10³⁷ г/сек для сверхплотных звезд). Наибольшая длительность периода максимализации характерна для барионов, лептонов и коллапсаров. Она соответствует стабильности этих вещественных систем в реальном диапазоне энергетических воздействий. Постулаты постоянства барионного и лептонного чисел связаны с длительностью периода их максимализации. Менее устойчивы плазменные звезды и химическое вещество во всех агрегатных состояниях. Минимальна стабильность локальных систем при микроэволюции. Новорожденная Вселенная отличается максимальными скоростями образования максимально стабильных вещественных систем. Ее нынешняя молодость отличается максимумом иерархической сложности многообразных систем промежуточной плотности. Старость нашего мира отличается максимальной поляризацией сверхплотного и сверхразреженного вещества

Таблица 2

Максимумы в мегаэволюции вещества

Период эволю- ции	Длительность	Основные процессы	Максимальные параметры	Домини- рующие системы	Время возник- новениямлрд лет	Пери- од макси-мали- зации, млрд лет	Вероятный макси- мум массы, 10⁵³ г
1	2	3	4	5	6	7	8
Эры ранней Вселен-ной	Доли секунды	Большой взрыв; возникновение и аннигиляция вещества и антивещества; образование кварков,лептонов и барионов.	Скорость образования, масса и концентрация барионов и лептонов	Лептоны Барионы	< 10^-16 < 10^-1⁵	> 10³⁰ ~ 10²²	~ 40 ~ 10
Эра космо- логиче кого нуклео-синтеза	минуты	Синтез легких атомных ядер; распад нейтронов.	Скорость образования и концентрация легких атомных ядер	Нуклиды	10^-14- 10^-12	10-20	2-3
Эра рекомб- инации	Сотни тысяч лет	Синтез атомов водорода и гелия, молекул водорода; отделение вещес-тва от излучения; фрагментация гравитационных флуктуаций газа	Скорость образования, масса и концентрация атомов водорода и гелия, молекул водорода	Химичес-кое вещество	~ 10^-3	1-2	9-10
Галактический период	Десятки млрд лет	Образование галактик и их скоплений, звезд и конденсиро- ванных тел; синтез ядер и атомов тяжелее гелия, сложных молекул и орга-низмов; ускоренное рассеивание межгалактичес-кого вещества	Скорость образования, масса, локаль-ная концентра-ция галактик, плазменных звёзд, тел, ядер и атомов тяжелее гелия, многоатомных молекул, орга- низмов	Плазмен-ные звезды Галакти-ческая иерархия	0,1-1 0,1-1	8-15 20-40	4-6 5-7
Продолжение табл. 2
1	2	3	4	5	6	7	8
Период сверх-плот-ного веще- ства	Тысячи млрд лет	Образование кластеров сверхплотных звезд; их сжатие, аккреция и соединение; вырождение, нейтронизация и коллапс вещества	Масса и локальная концентрация вещества в сверхплотных звёздах	Сверх-плотные звёзды	<1	~ 10³	3-5
Период поздней Вселен-ной	Милли-арды милли-ардов млрд лет	Доминирование и испарение чер-ных дыр; распад барионов; мини-мализация плотности рассеянного вещества	Масса и скорость испарения черных дыр; масса и скорость рассеивания нейтрино	Коллапси-рующее вещество Рассеен-ное вещество	~ 1 1-3	~ 10¹⁰ > 10³⁰	3-5 ~ 40

-- Движущие силы мегаэволюции

Эти отличия связаны с антагонизмом и попеременным доминированием сил притяжения и отталкивания. Исходное состояние сверхплотного протовещества, повидимому, является следствием сжатия и предыдущего доминирования сил притяжения.

Образование сверхплотного сгустка протовещества объясняют гипотезы флуктуационного уплотнения вакуума, Большого схлопывания, столкновения вселенных и туннельного продавливания гравитационного суперколлапсара [3-6]. Во всех версиях предполагается предыдущее менее плотное состояние массы-энергии. Не исключено содействие уплотнению протовещества и силы тяготения модификации темной материи. Изучение коллапсаров и темной материи может пролить свет на предысторию Вселенной. В Большом взрыве доминируют сосредоточенные силы отталкивания, предположительно связанные с фазовым переходом вакуума. При образовании элементарных частиц, атомных ядер и химического вещества преобладают силы притяжения микромира (сильное и электромагнитное взаимодействие). Впоследствии доминирует отталкивание в большей части расширяющегося пространства. В его меньшей части гравитация уплотняет вещество и образует иерархию. Относительное уменьшение пространства иерархии вызвано и ускоренным расширением Вселенной и реверсивным уплотнением вещества. В настоящее время объем уплотнённого звёздного вещества оценивают величиной 10^-25 пространства Вселенной. Точечный материк протовещества рассыпается на звездные архипелаги из 10²⁰ островов и позже растворяется в океане космического вакуума.

Ускоренное рассеивание межгалактического вещества свидетельствует о возрастающем доминировании антигравитации [8]. Предполагается, что в будущем пространство преимущественной антигравитации превзойдет пространство сверхплотных кластеров на десятки порядков. Относительное ослабление сил притяжения в масштабе Вселенной сопровождается их локальным усилением в газообразных фрагментах - протооблаках химического вещества. Соответственно происходит уплотнение в иерархии: скопления галактик, галактики, газопылевые комплексы, плазменные звезды, конденсированные небесные тела, сверхплотные звезды.

В мегаэволюции иерархии увеличивается плотность до ее максимума в коллапсарах. Зависимость мегаэволюции от соотношения сил притяжения-отталкивания проявляет многообразную взаимосвязь эволюций вещественных систем и невещественных субстанций.

Вообще, движущие силы эволюции вещества представляются обозначением воздействия (и частичного превращения) невещественных компонентов. Соизмеримость массы-энергии материальных субстанций инициирует сложное и существенное взаимовлияние их эволюций. Меньшее количество массы-энергии вещества предопределяет функциональную зависимость его эволюции (и максимализации) от энергонасыщенных эволюций других материальных субстанций. Последние включают протовещество, физический вакуум и его виртуальные частицы, частицы-переносчики фундаментальных взаимодействий, гипотетические суперструны, темную материю, излучение, антигравитацию. Их взаимовлияние можно обозначить как совместную коэволюцию материальных субстанций.

Взаимодействие эволюций напоминает контакты (столкновения) или срастание (превращения) боковых ветвей группы растущих деревьев с общими корнями.

-- Максимализация в макроэволюции.

Рассмотрим макроэволюцию подсистем - разновидностей уплотняющегося вещества. Формирование крупномасштабных структур (скоплений и сверхскоплений галактик) определялось конфигурацией космических фрагментов темной материи и протооблаков водородогелиевого газа. Соотношение сил их притяжения может быть близким к отношению масс темного и обычного вещества.

Изотропия мегамира и анизотропия макромира свидетельствуют о неравномерной направленности Большого взрыва. Не исключена и версия последовательных взрывов протовещества. Если Большой взрыв частично рассеял мегасгустки протовещества, то их вторичные взрывы могли сформировать крупномасштабную ячеистую структуру сверхскоплений галактик. Третичные взрывы макросгустков протовещества, сохранивших заряды антигравитации, могли образовать тонкую структуру скоплений галактик во внутриячеистом пространстве. Эти предположения являются версией бюроканской гипотезы. Далее формируются локальные максимумы тяготеющих масс. Наибольшая концентрация скоплений галактик происходит в узлах ячеистой структуры. Наименьшая концентрация этих скоплений наблюдается внутри ячеек.

В скоплениях галактик возникает последовательность превращения эллипсовидных - линзовидных - спиральных типов галактик. Соответственно, предполагается последовательная максимализация суммарной массы и числа этих типов. Разработаны варианты параллельного образования эллиптических, дисковых, линзовидных, неправильных, спиральных галактик.

Звездообразование и вид галактик взаимосвязаны. При постоянно быстром темпе образования звезд межзвездный газ исчерпается за ~1 млрд лет, формируя эллиптическую галактику. При медленном звездообразовании избыточный газ сжимается в дисковую галактику. Если образование звезд в диске неинтенсивно, то рождается спиральная галактика, где возникновение звезд продолжается десятки миллиардов лет. Если газ быстро исчерпывается в диске, то образуется линзовидная галактика. Параллельное или последовательное возникновение и преобразование основных типов галактик включает максимализацию массы в эллипсовидных галактиках до ~10⁴³ г.

Взаимодействие галактик заключается в их притяжении, столкновении, деформации, массообмене, поглощении (каннибализме). Можно предположить, что максимальная концентрация сверхплотного вещества будет в пространстве самых массивных галактик-каннибалов. Соответственно они являются предшественниками наиболее массивных группировок сверхплотных звезд.

Плазменные звезды главной последовательности возникают группировками из водородогелиевых комплексов. Типичные циклы: сжатие газа - ядерное горение - взрывное диспергирование оболочки - сжатие сверхплотного ядра звезды слагаются в последовательность звездных поколений.

Устойчивость, распространенность и класс зависят от массы и состава звезды. В циклической смене поколений максимализируется сначала распространенность неустойчивых массивных звезд I поколения и позже - устойчивых звезд с медленным термоядерным горением водорода - желтых и красных карликов П и Ш поколения. Этот период максимализации плазменных звезд ограничивается сохранением их суммарной массы в течение нескольких поколений.

В настоящее время желтые и красные карлики составляют подавляющее большинство плазменных звезд [7]. Следовательно, большая часть плазменных звезд превратится в белые и позже черные карлики. Вероятность их аккреции предопределит будущее основной массы звездных галактик.

Максимализация классов и поколений плазменных звезд - характерная особенность их макроэволюции. В период максимализации массы звездных подсистем суммируются в максимум общей массы вещественной системы. Соответственно, зависимость ее величины от времени эволюции может иметь синусоидальную форму, когда возникает несколько соизмеримых максимумов.

Смена поколений плазменных звезд ведет к образованию группировок сверхплотных звезд. При этом наибольшая плотность вещества достигается в группировках черных дыр, обычно в активных центрах галактик. В настоящее время количество сверхплотных звезд оценивается ~ 1% плазменных звезд.

Таким образом, в реверсивном процессе уплотнения образуется иерархия сгустков - центров максимализации сверхплотной массы. Она включает узлы ячеистой структуры сверхскоплений галактик, богатые скопления галактик, массивные эллиптические галактики, активные центры галактик, компактные звездные скопления, массивные плазменные и существующие сверхплотные звезды. Иерархию уплотняющегося вещества галактического периода сменит иерархия кластеров сверхплотных звезд постгалактического периода (с уменьшенной суммарной массой).

Макроэволюция конденсированных небесных тел (от пылинок до массивных планет) представляется автономным процессом - ответвлением в тенденции реверсивного уплотнения вещества. В околозвездных системах планеты дифференцируются по массе, плотности, агрегатному состоянию и химсоставу. Массивность и уплотнение планет-гигантов ограничены условиямии возникновения термоядерных реакций. Планеты имеют слоистое строение, обычно включающее твердую, жидкую и газовую фазу. Максимальная концентрация биогенного химического вещества возникает на трехфазной поверхности планет земного типа. В макроэволюции конденсированных тел возрастает и локально максимализируется вероятность образования биомакромолекул.

Макроэволюция разновидностей ядерного, атомарного и молекулярного вещества реализуется в последовательности звездных циклов. Эти циклы включают ионизацию простых атомов и молекул при сжатии - синтез атомных ядер тяжелее гелия - рекомбинацию после взрыва - образование и концентрирование сложных атомов и многоатомных молекул. Простые ядра водорода и гелия последовательно образуют сложные атомные ядра возрастающего заряда и массы. В процессах нуклеосинтеза возникают максимумы общей массы атомных ядер водорода (протонов), гелия, биогенных элементов и элементов железного пика. Ввиду особой устойчивости ядер железа их масса может локально превысить массу ядер элементов углеродного цикла, например, в недрах звезд. Применительно к атомарному веществу наблюдается аналогичное последовательное увеличение до максимума распространённости водорода, гелия, биогенных элементов и элементов железного пика. Эти элементы локально концентрируются в карликовых звездах и конденсированных телах.

Макроэволюция молекулярного вещества имеет аналогичные особенности. Простые молекулы водорода (и атомы других элементов) образуют последовательность неорганических и органических молекул возрастающей массы и сложности. В составе молекул преобладают наиболее распространенные и реакционноспособные элементы. В околозвездном пространстве синтезируются газообразные молекулы с атомным весом до 200 и выше. В газовых облаках обнаружены даже антроцен и пирен - мономеры биомакромолекул. Однако, максимальная масса, величина и сложность молекул достигается в конденсированных телах (особенно планетах и спутниках).

Наиболее массивными являются пространственные разветвленные макромолекулы из цепочек кремния и углерода, а также ионные, атомарные и молекулярные кристаллы. Агрегатированные кристаллы и аморфные структуры образуют твердую фазу космических тел, в т.ч. ядра планет. Макроэволюция (геогенезис) поверхности внутренних планет земного типа создает маловероятную, но реальную возможность возникновения химической жизни.

В макроэволюции ядерного, атомарного, молекулярного, плазменного и живого вещества наблюдается общая закономерность уменьшения устойчивости при максимализации массы.

-- Максимализация в микроэволюции

Микроэволюция характерна для маловероятных подсистем. К ним можно отнести заурановые элементы, органические макромолекулы, живые и разумные организмы. Они отличаются минимальной устойчивостью, узким диапазоном параметров существования и локализованной распространенностью.

Биотела на Земле образовались в последовательности: одно- и многоклеточные микроорганизмы, царства водорослей, растений и животных. Параллельно-последовательная максимализация биомассы видов и ценозов связана с приспособительными функциями организмов (к меняющимся экосистемам). Развитие этих функций реализуется в совершенствовании процессов метаболизма, клеток, тканей, органов, генетических и информационных структур, рефлекторного поведения. При всем многообразии, гибкости и эффективности приспособляемость жизни ограничена условиями физико-химической стабильности биомакромолекул. Суммарная биомасса сохраняет значение универсальной меры, а ее максимализация является основным направлением микроэволюции жизни.

По признаку суммарной массы земные организмы находятся в процессе увеличения, ассоциируемого с развитием и предшествующего максимализации. Однако наблюдается значительное (на порядки) периодическое уменьшение их распространённости. Примерами служат известные катастрофы земной жизни в конце ордовикского, девонского, пермского, триасового и мелового геологических периодов (440-65 млн лет тому назад). Аналогично экологические катастрофы (например, ледниковые периоды) привели к вымиранию нескольких видов гоминидов. В течение последних миллионов лет живое и разумное протискивалось через бутылочные горлышки минимализации к просторным нишам максимализации. Очевидно двоякое влияние катастроф на микроэволюцию: уничтожение менее приспособленных и стимулирование более приспособленных видов. При этом суммарная биомасса организмов попеременно увеличивается и уменьшается.

Синусоидальная зависимость количества от времени возможна и в период максимализации. Она наиболее характерна для микроэволюции именно неустойчивых, единичных и локальных подсистем. Можно предположить, что при суммировании массы множества таких подсистем амплитуды синусоид нивелируются до незначительных колебаний в почти линейной зависимости.

Возможен и другой вариант. Увеличение амплитуды синусоидальной зависимости превращает ее в последовательность периодов (циклов) относительной максимализации. При минимализации в этих циклах возможно локальное уничтожение (и подсистемы и самих циклов). Такой вариант наиболее вероятен для микроэволюции случайно возникающих подсистем.

Локальная концентрация живых (и мыслящих) тел на поверхности Земли - это пример общего явления пространственной (наряду с временнРй) максимализации редких подсистем.

Обычно считают, что специфика эволюции организмов заключается во взаимодействии дарвиновской триады: изменчивости, наследственности, естественного отбора. Можно обобщённо обозначить: изменчивость как способность к направленному преобразованию свойств системы; наследственность как способность сохранять первичные и преобразованные свойства; отбор как воздействие сил среды, разрушающее неустойчивые, но сохраняющее устойчивые системы или их свойства. При соразмерном действии этих факторов количество устойчивых систем максимализируется, доминирующие подсистемы превращаются в более стабильные и уравновешенные новообразования.

Взаимодействие трех факторов максимализации имеет общую значимость для эволюции. Направления мега-, макро- и микроэволюции предопределены воздействием среды на изменяемые и сохраняемые свойства вещественных систем.

В ядерном, атомарном и молекулярном веществе внутрисистемные изменения обычно вызваны непосредственным энергетическим воздействием сил среды. Они результируются переходом в возбужденное, неравновесное, критическое состояние или разрушением связей и элементов подсистемы. Новообразование часто наследует тип связей и элементов в цельности, более устойчивой к отбирающим воздействиям. В множественных процессах превращения наблюдается опосредствованная и вероятностная изменчивость энергетических воздействий.

Специфика дарвиновской триады заключается, по-видимому, в опосредствовании и дополнении энергетического и вещественного воздействий процессами генетической информации.

Микроэволюция антропосоциума происходит в нескольких взаимосвязанных направлениях. Среди них можно выделить основные:

-- Биологическое: осуществляется в историческом процессе совершенствования организма и приспособительных функций гоминидов;

-- Производительное: осуществляется последовательно возрастающим преобразованием среды обитания (экосистем) в полезную техносферу;

-- Познавательное: осуществляется путем совершенствования мыслительной деятельности. Оно включает увеличение знаний, развитие информационных структур и культуры, особенно науки и искусства.

-- Социальное: осуществляется путем организации и управления коллективными отношениями (от семьи до государственных объединений и цивилизаций).

Основная взаимосвязь этих направлений заключается в производительном, познавательном и социальном содействии максимальному удовлетворению и развитию врожденных биологических потребностей единственно выжившего вида - homo sapiens. Такие взаимосвязи многообразны. Известны и значительны связи между научным познанием и производством, социальным устройством и производительными силами, культурой и социальными отношениями.

Уникальная способность мозга мыслить является локальным максимумом концентрации, сложности и интенсивности комплекса информационных интеллектуальных процессов. Он включает восприятие, преобразование, сохранение, анализ, синтез, передачу и использование информации; создание понятий и образов, умозаключения, обобщения, абстрагирование, исследование, творчество. Главным в этом комплексе является интенсивное созидание существенно новых и эффективно полезных знаний. Вполне утилитарно и закономерно функционирование сознания для распространения и максимализации его носителя - человечества. Допустимо предположить возможность возникновения аналогичной способности на ином носителе и в иных мирах. Например, в ультрамикромире многообразно взаимодействующих гипотетических суперструн. Или в супермегамире, элементами которого станут взаимодействующие кластеры вселенных. Такая субстанция (по А.Эйнштейну) подобна Богу Спинозы и способна закономерно гармонизировать бытие. Концентрация в единой субстанции информационных, кибернетических и энергопроизводящих процессов является маловероятным, но эффективным способом сохранения (и максимализации) ее существования. При известной склонности Природы к фрактализации и неисчислимых направлениях превращения материальных субстанций ее существование не исключено, хотя и фантастично.

Более вероятны техногенные цивилизации в органической жизни планетных систем желто-красных карликов. Основные параметры этого направления микроэволюции многократно воспроизводятся. Одна из оценок вероятности образования подобных локальных максимумов разумной жизни - порядка 10 на одну галактику. [8] Расчеты определяют максимальную массу биомакромолекул живых и разумных организмов 10³¹-10³⁵г и 10²⁵-10²⁹г соответственно. Возможна и земная микроэволюция при конструировании человеком самовоспроизводящегося атомарно-электронного искусственного интеллекта - наноробота. Резкое ужесточение условий существования может направить микроэволюцию на сохранение модифицированного человечества. Таким образом, возможны несколько направлений концентрированной максимализации интеллектуальной деятельности. Среди них антропосоциум представляется далеким от возможного совершенства интеллекта.

Принципиальную возможность возникновения "наблюдателя Вселенной" связывают с тонкой подстройкой величины исходных физических параметров мегаэволюции (т.е. со слабым антропным принципом)[5]. Максимальная вероятность возникновения человечества связана с интегральным максимумом благоприятных для жизни параметров макроэволюции тел и микроэволюции макромолекул. Наше существование стало локальным максимумом интеллектуальных процессов в микроэволюции жизни. Мы - не венец и не отход творения, а своеобразный минимаксимум жизни, уникально способный к самосовершенствованию.

-- Заключение.

Максимализация в эволюции имеет мировоззренческий аспект. Представления о прогрессирующей Вселенной акцентированы на процессах возникновения, увеличения, становления, синтеза, усложнения, совершенствования, самоорганизации, концентрации, ускорения [9,10]. Представления о деградирующей Вселенной базируются на процессах уменьшения, упрощения, усреднения, хаотизации, рассеивания, дезорганизации, роста энтропии, уничтожения [4, 5].

В действительности все иначе, чем на самом деле (С.Лец). В эволюции вещества эти процессы доминируют попеременно во времени и пространстве при общей направленности от возникновения к максимализации и далее к уничтожению. Похожий образ эволюции плазмы представлял Гераклит: "Мир был, есть и будет вечно живым огнем, закономерно воспламеняющимся и закономерно угасающим." Соответственно полёт "стрелы времени" необратимых процессов волнообразно изогнут [9]. Мега-, макро- и микро-максимализация объединяет и ограничивает процессы прогресса и деградации в закономерную последовательность превращений вещества.

В рассмотренных вариантах эволюции подтверждена распространённость и временнРй и пространственной максимализации массы. Максимализация соучаствует в последовательных, параллельных, пересекающихся, соединительных, разделительных превращениях вещества. В организованном хаосе процессов существенно максималистское направление эволюции наряду с линейным, цикличным, ветвящимся, иерархическим.

Суммарная масса является универсальным, но не единственным показателем максимализации. Возможны максимумы численности, концентрации, длительности, стабильности, сложности, энтропии, энергии, информации, упорядоченности. Однако именно максимализация массы сравнительно характеризует эволюцию вещественных систем. Представления о максимализации в эволюции вещества развивают ранее опубликованное исследование максимумов космохимической эволюции [11].

Научную картину мира сравнивают с кинолентой исторического развития природы от начала к финалу [10]. Здесь просматривались сюжетные кульминации из фильма по истории вещества.

Литература

-- Д.Уилкинсон, Р.Райерс, М.Гелл-Ман. Фундаментальная структура материи. М., 1986.

-- Физика. Большой энциклопедический словарь. М., 1998.

-- С.Вайнберг. Первые три минуты. М., 1981.

-- Я.Зельдович, Я.Эйнесто, И.Шкловский. Прошлое и будущее Вселенной. М., 1986.

-- С.Хокинг. Краткая история времени. С-П., 2000.

-- А.Чернин. Физический вакуум и космическая антигравитация. УФН, т.171, N11, 2001.

-- И.Шкловский. Звезды: их рождение, жизнь и смерть. М., 1984.

-- Л.Ксантофомалити. Темная Вселенная. Наука и жизнь, N 5, 2005.

-- И.Пригожин, И.Стенгерс. Порядок из хаоса. М., 2001.

-- Р.Равинский. Развивающаяся Вселенная. Иерусалим, 2001.

-- Р.Арав. Максимумы концентрации в космохимических реакциях. Научные труды ассоциации "Ученые Юга". Беэр-Шева, 2005.

Автор: Арав Рудольф, инженер-химик, кандидат технических наук. Специалист в области химической технологии, физико-химической механики, строительных материалов и проблем естествознания. Опубликовал 155 научных статей и разработал 116 изобретений. Тел.: 077-7818776. E-Mail: rodol-7@smile.net.il

Аннотация

к статье Арава Р. "Максимализация в эволюции вещества Вселенной".

Максимализация массы представляется типичным процессом в эволюции вещественных систем. Временн?я, последовательная и локальная максимализация свойственны мега-, макро- и микроэволюции. Рассматриваются возникновение, зависимости, величина и особенности максимумов массы. Представление о максимализации дополняет версии прогрессирующей и деградирующей Вселенной.

Оставить комментарий © Copyright Арав Рудольф (rodol-7@zahav.net.il) Размещен: 25/05/2011, изменен: 25/05/2011. 58k. Статистика. Статья: Естествознание		Ваша оценка:

Арав Рудольф : другие произведения.

Максимализация в эволюции вещества Вселенной