Генриополис

                           

Как известно, в Теории великого объединения (ТВО) элементарные частицы представляют собой солитоны, которые “живут" на струне. Солитон – уединенная волна, проявляющая свойства как волны, так и частицы. Сама струна согласно ТВО представляет собой солитоноподобный объект, в котором действуют  силы сильного взаимодействия, т.е. сильное взаимодействие существует только в виде струны (своеобразной полевой трубочки). В то же время, на малых расстояниях электромагнитное, слабое и сильное взаимодействия едины, а с увеличением масштаба «выживает» только электромагнитное взаимодействие. Причина тому – слишком высокая масса (энергия) квантов поля сильного и слабого взаимодействия. То есть, квант поля сильного взаимодействия содержит больше энергии, чем фотон. Тогда, может быть, струна и сильное взаимодействие происходят из электромагнитного посредством концентрации энергии в небольших объемах? В таком случае, по аналогии с кварком – солитоном  поля сильного взаимодействия, струна – солитон электромагнитного поля. Или другими словами, если электромагнитному полю сообщить необходимое количество энергии и информации, то в результате исходная материальная субстанция изменит форму своего существования и образует или струну или кварк на струне.  Это не значит, что струна «состоит» из электромагнитного поля. Солитон – новая структура, новая форма по отношению к своему носителю. Поэтому струну составляет уже другое поле.

       Слишком уж соблазнительно усмотреть в описанном примере кусочек иерархии и попытаться продолжить ее. Если кварк – солитон струны, струна – солитон электромагнитного поля, то мы получаем иерархию структур,  происходящих одна из другой с закономерным увеличением энергии и информации в ряду: квант электромагнитного поля – кварк. На уровне электромагнитного поля осуществляется электромагнитное взаимодействие, на уровне струны – сильное, на уровне кварка – слабое. В начало иерархии следовало бы, очевидно, поместить гравитацию.

Смысл идеи состоит в том, чтобы при объединении взаимодействий в единую систему исходить не от струны, и пытаться вывести все взаимодействия из нее, а рассматривать струну, как один из уровней иерархии. , где каждый уровень строится на основе предыдущего, но при этом динамика системы на каждом уровне остается относительно независимой. Каждый последующий уровень иерархии отличается от предыдущего появлением новых свойств (так называемая эмерджентность) и уменьшением степеней свободы. Вот и приходит мысль: а что если фундаментальные взаимодействия представляют собой иерархию и каждое «работает» на своем уровне.

        Наверное это легче понять на примере. Простой моделью солитона является петелька на упругой проволочке. Рассмотрим в качестве модели проволочную сетку (проволочки упруги). Это модель плоскости – двумерной системы. Предположим, что проволочки проницаемы друг для друга, и свернем эту плоскость в трубочку аналогично тому, как получают петельку на проволочке:

Это иерархическая система: первый уровень – плоскость (2 степени свободы), второй – трубочка свернутая из плоскости (1 степень свободы). По плоскости волны могут распространяться в двух измерениях, а трубочка тоже может быть «средой» для волны, но эта волна может распространяться только вдоль трубочки. Она, очевидно, будет вызывать возмущения и на плоскости, но свойства плоскости и трубочки, как «среды» для волны существенно различаются, и эти волны будут иметь разные свойства. Эти волны можно рассматривать, как переносчики взаимодействий. В основе обеих этих взаимодействий лежит одна и та же «материальная структура», но, несмотря на это,  эти взаимодействия различаются по своим характеристикам, хотя. В определенном смысле, и происходят одно из другого.

    Может фундаментальные взаимодействия «устроены» подобным образом, и нашу трубочку можно рассматривать, как модель струны. Если еще и ее свернуть в петельку (на рисунке это трудно изобразить), мы получим модель той или иной частицы, «живущей» на струне. Тогда «трубочка» отражает сильное взаимодействие, плоскость – электромагнитное (может это действительно так, ведь электромагнитные волны поперечны и поляризованы в 3-мерном пространстве; на эту поляризацию уходит 1 степень свободы, 1 измерение 3-мерного мира?). Слабое же взаимодействие, наверное, должно быть за сильным. Во всяком случае, частица на струне, это еще один уровень иерархии, а на каждом из уровней должно «работать» свое взаимодействие.

     Гравитацию можно попытаться включить в эту систему, добавив перед электромагнитным уровнем еще один уровень, предшествующий ему. Очевидно, он должен быть трехмерным. Тогда легко объяснить, почему, напрмер, фотоны, переносящие  электромагнитное взаимодействие, как и всякая другая энергия, взаимодействует еще и гравитационно, а переносчики гравитационного взаимодействия не участвуют в электромагнитном взаимодействии.

     Может именно таким способом можно вывести одно фундаментальное взаимодействие из другого на элементарном уровне?

        В какой то мере подтверждением этой мысли может служить последовательность  выхода на арену тех или иных взаимодействий в процессе образования Вселенной из сингулярности. Сначала возникла, и некоторое время существовала только гравитация, затем проявилось электромагнитное взаимодействие и после сильное и слабое взаимодействия. Возможны два варианта генезиса взаимодействий – иерархичный (последовательное формирование взаимодействий друг за другом и друг из друга в виде иерархической структуры) и «ветвистый», когда на первом этапе образуется гравитация и некоторое другое взаимодействие, из которого вычленяется электромагнитное взаимодействие, а потом сильное и слабое взаимодействия.

     Во всяком случае, иерархичный вариант имеет право на существование и, возможно, даже более вероятен нежели «ветвистый» Во-первых, хоть это и слабый аргумент, но сама Вселенная,  как и все составляющие ее системы, иерархична по своей природе. Во-вторых, иерархия достаточно четко просматривается, по крайней мере, в отношении образования струны и кварков на ней. И, наконец, в случае «ветвистого» варианта не понятно, почему при каждом ветвлении лишь часть материи приобретала окончательную форму того или иного взаимодействия, а другая часть оставалась недифференцированной. И, кроме того, специального объяснения требовал бы тот факт, что некоторые частицы участвуют в более, чем одном взаимодействии, например, кварк в сильном, электромагнитном (Э-М) и гравитационном; электрон – в Э-М и гравитационном. Иерархическая модель, напротив, объясняет эти факты естественным образом. Действительно вся известная нам материя взаимодействует гравитационно, но только часть этой материи участвует в электромагнитном взаимодействии, опять же только часть электромагнитно-взаимодействующей материи участвует в сильном взаимодействии и только часть от этой части -  в слабом взаимодействии. Очень похоже на иерархию. Возможно, иерархичный подход оказался бы плодотворным в смысле объединения взаимодействий?

        Как уже отмечалось, в иерархии каждый последующий уровень строится на основании предыдущего, но при этом «строительным материалом» является не материя, а энергия и информация. Т.е. каждый последующий уровень количественно отличается от предыдущего только дополнительной энергией и информацией. Кварк – «свернутая» струна, струна – «свернутое» Э-М поле и т.д. В таком случае, материя, как таковая, как основа лежит лишь в основе всей иерархии, а кварк – на вершине (протоны, атомы, молекулы и т.д., конечно можно рассматривать как продолжение иерархии, но это уже не элементарные структуры)

         Почему на кварке прекращается дальнейшая иерархия элементарных структур? Кварк можно рассматривать, как 0-мерный объект 1-мерной струны. Это понятно, струна действительно одномерный объект, если отвлечься от ее внутреннего устройства. Кварк «сворачивается» из струны, образуя более высокий уровень иерархии – 0-мерный, если тоже не принимать во внимание его внутреннее устройство. В иерархических системах каждый новый, более высокий уровень теряет степень свободы. Может быть, в элементарном мире степени свободы – это мерность объекта и соответствующего взаимодействия? Тогда, если элементарная структура Вселенной действительно иерархична, то Э-М поле, от которого «происходит» струна, должно по аналогии быть 2-мерным! Известно, что Э-М волна относится к типу поперечных волн и любой ее квант всегда поляризован в 3-мерном пространстве. На эту поляризацию уходит одна степень свободы – одно измерение этого пространства. Следовательно, Э-М поле может иметь не более 2 степеней свободы для распространения волны, т.е. может быть двумерным, но не более (другими словами, фотоны «воспринимают мир 2-мерным). Если уж продолжать иерархию дальше, то 3-мерным уровнем иерархии должна быть гравитация.

        Понятие мерность всегда относилось к пространству-времени. Пространство считается формой существования материи, т.е. само пространство не материально. Часто отождествляют пространство и вакуум и говорят о свойствах пространства. Но нематериальный объект не может иметь свойств. Пространство само – свойство материи. Свойства имеет вакуум, но он не есть пространство в «чистом» виде – это пространство «наполненное» полями, «темной» и другой материей, а свойства вакуума – это свойства этой материи. Вопрос в том, что же такое материя? Определение: «объективная реальность, данная нам в ощущении…», -  вряд ли может нас устроить, поскольку предполагает наличие субъекта, а, кроме того, еще и процесса обмена энергией и информацией, которые относятся к категории нематериального. Фактически это определение включает в себя Все Что Есть, потому что, как утверждает синергетика, любая система, в том числе и вселенная, состоит из материи, энергии и информации и не из чего больше. Во всяком случае, Идею можно, скорее, отождествить с информацией, а идеальное, как известно из философии, противопоставляется материальному. Поэтому материю можно определить только относительно энергии и информации. Материя – субстанция, способная нести энергию и информацию.

        Вот если элементарная структура Вселенной действительно иерархична, тогда отношения между материей, энергией и информацией приобретают несколько неожиданный характер.

Кварк считается элементарным материальным объектом, но кварк – солитон струны, «свернутая» струна. Суть кварка как раз и состоит в этой «свернутости»,  собственно, он и есть только дополнительная энергия и информация на струне.  Энергия и информация не материальны, хотя и «сидят» на материи. Это значит, что материю, как некоторую субстанцию, способную нести энергию и информацию, следует, как минимум, относить к полям, которые составляют струну, а элементарная частица вещества (кварк) -  та же самая материя, но дополнительно структурированная. Но, если струна – солитон Э-М поля, то есть, опять же, только дополнительная энергия и информация на Э-М поле, то материя передвинется еще дальше. И так далее. Значит, если элементарная структура Вселенной иерархична, то все эта иерархия – информационно-энергетическое построение. Материя лежит лишь в основании иерархии и в зависимости от количества полученной энергии и информации принимает форму той или иной частицы или взаимодействия. Другими словами материя – безликий Протей, а энергия и информация придают ту или иную форму этому Протею, собственно, энергия и информация – это и есть форма (все это, по-видимому, очень близко к представлениям Платона). Пространство, прежде всего, его мерность, не являясь материей, относится к категории информации. Может быть, количество энергии и мерность пространства (взаимодействия) – это как раз и есть все, чем отличается один уровень иерархии от другого. Тогда иерархическую структуру Вселенной можно было бы представить в виде следующей схемы:

В иерархической модели топография Вселенной несколько отличается от привычной картины. Вместо 3-мерного пространства (возможно, с некоторым количеством свернутых измерений) плюс одно временное измерение, в иерархической модели Пространство, как матрешка, состоит из ряда вложенных друг в друга пространств с убывающей мерностью. В определенном смысле (в отношении динамики) эти пространства независимы, как уровни иерархии. Ввести время простым добавлением одного измерения в этой модели невозможно. Это должен быть независимый уровень, и находиться он должен до всех уже описанных уровней, поскольку все они «живут» во времени. Таким образом, в иерархической модели  время – не одно измерение 4-мерного пространства-времени, а самостоятельное 4-мерное пространство! В таком случае, должно существовать и соответствующее взаимодействие (причинно-следственное взаимодействие). Получается, что 4-мерное пространство – это «пространство» Времени, а остальные, с 3 по 0 – «пространства» Пространства.

Коротко о возможном принципе «устройства» пространства. Пространство - это информация, а наименьшей ее единицей является бит. Каждая точка пространства информационно отличается от всех других его точек, иначе нельзя была бы отличить одну точку пространства от другой, и нельзя было бы воспринимать пространство вообще. Можно предложить следующую модель. Пусть мы имеем набор 1-битовых характеристик различного качества, каждая из которых представлена в значительном количестве. Любая данная точка пространства кодируется некоторым (однотипным по количеству и характеру связей) уникальным по составу набором этих 1-битовых элементов, а все соседние точки отличаются от данной точки заменой того или другого 1-битового элемента. На самом деле может реализоваться,  «воплощаться» в материи только часть всех возможных комбинаций, а все другие остаются только потенциально возможным состоянием этих реально существующих систем. И если в реально существующих системах могут происходить замены 1-битовых элементов, например, в процессе взаимодействия с бесструктурной протоматерией (смотри ниже). Такой обмен должен происходить, иначе в системе был бы невозможным никакой движение. Если теперь обмениваться энергией и информацией между собой смогут только системы, минимально отличные друг от друга  (или вероятность взаимодействия будет прямо пропорциональна степени схожести), мы получим модель вселенной с виртуальным пространством.

         Что касается самих материальных систем 1-битовых элементов (протосистем), то целесообразным было бы сразу же признать, что они не расположены в каком-либо порядке, не имеют каких-либо расстояний между собой и как бы находятся в одном и том же   "месте" в том смысле, что каждая протосистема потенциально может взаимодействовать с любой другой, а препятствием является только различие в составе систем.  Взаимодействие предусматривает обмен энергией и информацией. Этот обмен протекает через все возможные промежуточные состояния. Поэтому различие во внутреннем строении протосистем  воспринимается как расстояние в соответствующем пространстве.  Такое внепространственное положение протосистем принимаем во избежание необходимости объяснять еще и это пространство.

          Таким образом, любое движение -  это изменение в наборе 1-битовых элементов, которые составляют систему 1-битовых элементов.  Каждая такая система является тем или иным объектом Вселенной -  квантом того или иного поля или элементарной частицой. Незаполненные, не «воплощенные» в материи «точки» пространства существуют условно, как возможные состояния систем 1-битовых элементов, т.е. как возможные местоположения тех или иных элементарных частиц или квантов.

          Поскольку внешнего пространства в системе не существует (каждая протосистема имеет свое пространство-время, что, наверное легко можно состыковать со Специальной теорией относительности), а любой движение является  только заменой элементов, то форма, которую принимает «материальный Протей» (то, какая именно частица реализуется) определяется характером, особенностями протекающего в протосистеме процесса замен 1-битовых элементов. При отсутствии внешнего пространства никакие другие процессы кроме этих замен не могут происходить. Поэтому волна в пространстве (например, электромагнитная волна)   это процесс замен 1-битовых элементов, который волнообразно бежит вдоль протосистемы,  а сама эта протосистема представляет собой квант электромагнитного поля  - фотон. Характеристики этого процесса являются  энергией, частотой фотона. Скорость замен является константой и определяет скорость света. Поэтому фотоны (так же как и кванты других волн) всегда движутся с максимальной скоростью. Солитон реализуется, если процесс замен замирает в асимптоте, перестает носить направленный, упорядоченный характер и становится случайным. При этом протосистема теряет одну степень свободы. Вернее, эту степень свободы теряет процесс замен 1-битовых элементов, и движение протоситемы в данной форме оказывается более ограниченным и может происходить в пространстве с числом измерений меньшим на единицу, а сам процесс переходит на другой, более высокий иерархический уровень. Таким образом, формируется иерархия, последним уровнем которой является кварк - 0-мерный солитон 1-мерной струны. Энергия, которая содержится в протосистеме, растет в иерархии от одного уровню к другому.
         Очевидно, в асимптоте замены 1-битовых элементов также должны происходить, иначе солитоны оказались бы вмонтированными  в пространство и не смогли бы в нем двигаться. В асимптоте  процесс замен элементов должен носить не направленный, а стохастичний характер. Если такие замены действительно стохастичны, то солитон, т.е. любая элементарная частица осциллирует в пространстве в соответствии с вероятностями соответствующих замен. Взаимодействие двух частиц, в таком случае, приводит к изменению распределения вероятностей их нахождения в  пространстве. Таким образом, любая частица Вселенной (будь то квант поля, волны, или элементарная частица) представляет собой определенную форму, в рамках которой протекает процесс движения материи. Эта форма определяет и несет в себе свое пространство соответствующей этой форме мерности. Поэтому каждая частичка «видит» все другие объекты Вселенной  и взаимодействует с ними только через это пространство и, следовательно, пространство является виртуальным. Это значит, что, например, кварк «воспринимает» мир одномерным, а струна - двумерным.  В основе всего, очевидно, должна лежать недифференцированная, непрерывная материя, не имеющая мерности (протоматерия) –  физический вакуум. Реальные размеры Вселенной в таком вакууме равны размеру протосистемы, т.е. любая элементарная частица имеет размеры Вселенной.

       Описанные здесь представления сводятся, в общем-то,  к двум принципам. Первый включает в себя иерархию частиц и взаимодействий по мерности (степенями свободы). В основе иерархии лежит неструктурированная протоматерия (вакуум),  а на вершине -  0-мерные кварки. Второй -  перевод пространства и времени в разряд относительных форм, которые «воспринимаются» через мерность соответствующей частицы и взаимодействия. Т.е., мир не имеет какого-то определенного числа измерений. Свою мерность каждый объект носит в себе. Ни первый, ни второй принципы не противоречат, по-моему, современным представлениям об устройстве мира и вполне могут отвечать действительности. Конечно, без математического аппарата невозможно ни построить ни оценить такую картину. К сожалению, автор не в состоянии перевести все это на язык математики, хотя, как, например, считал Пуанкаре, математическое описание можно подобрать для чего угодно.

         Из описанной картины вытекают довольно неожиданные следствия. Человек воспринимает мир трехмерным. В рамках описанных представлений это значит, что его сознание построено на, как минимум, трехмерных, а то и на четырех мерных структурах. Следовательно, мы не найдем его ни в биохимических процессах головного мозга (1-мерные), ни в его электромагнитных полях (2-мерные). Его следует искать на уровне гравитации, а то и на следующем уровне. Мозг – это лишь инструмент, связывающий сознание с вещественным миром – интерфейс. Действительно, и память и мотивация, – основные характеристики личности – связаны не с большими полушариями (которые, тем не менее, продолжают считать основой человеческого сознания), а с нервными центрами, расположенными в более древних отделах головного мозга. Размеры же коры головных полушарий человека, скорее, отражают более сложный и многообразный по сравнению с животными репертуар, выполняемый «интерфейсом», принимающим информацию от органов чувств и проводящим ее первичную обработку и кодирование..

    В рамках описанной концепции отличный характер приобретает эволюция, как неорганическая, так и органическая. Эволюция оказывается тоже связанной с мерностью и представляет собой последовательное освоение пространств с увеличивающимся числом измерений. Атомы и молекулы – первый этап эволюции - освоение 1-мерного пространства. Создание устойчивых структур в двумерном мире электромагнетизма, это, пожалуй, уже прерогатива жизни. Тот факт, что мы воспринимаем мир трехмерным, совсем не означает, что таким же его воспринимают и все другие организмы. Восприятие основано на получаемой информации. Отдельные тактильные ощущения 0-мерны. И только от воспринимающей системы зависит, во что сложатся эти отдельные ощущения – в 1-мерное образование или, максимум, в плоскость. Различные виды таксиса ( ощущение и движение вдоль градиента того или иного фактора) всегда одномерны. А ведь было время, когда вся жизнь основывалась только на этих способах отражения реальности. Даже зрение совсем не обязательно дает трехмерное восприятие:  вспомните лягушку, она видит только движущийся объект. Таким образом, в рамках описанных представлений жизнь в процессе эволюции заполняет один за одним уровни иерархичной вселенной, но в направлении, обратном их генезису. То есть процесс эволюции не случаен, а изначально направлен и имеет обусловленную цель – освоение всех уровней. Собственно он и не может остановиться до тех пор, пока не достигнет «Начала». Это значит, что человек – этап эволюционного процесса, а не его вершина, но этот «этап» имеет и цель, и смысл существования.

         И, наконец, самое нетривиальное следствие, о котором даже как то неудобно говорить в рамках какой бы то ни было науки,… но, все же без нее картинка не будет полной. Показанная выше схема вселенной похожа на пирамиду, в основании которой – материальная субстанция, вакуум, а на вершине – основная частица вещества – кварк. Где-то между ними – сознание человека, его душа. Вершина без основания существовать, конечно же, не может, а вот основание – вполне. То, что мы привыкли считать нашим телом – вещество и электромагнитное поле – самая вершина пирамиды. Сознание намного ближе к основанию. Мы достоверно знаем, что смерть разрушает тело – эту вершину. А вот, разрушает ли они и основание? Наверное, это зависит от системной устойчивости тех структур, которые и представляют собой сознание, «записанное» на элементах 3-, 4-мерных уровней. В общем, в рамках описанной модели сознание человека после смерти тела вполне может существовать и дальше. Причем это не требует никаких экстраординарных «потусторонних» обоснований, а является естественным следствием модели, которая не опирается на совсем уж нереальные основания.