Что такое жизнь с точки зрения физики? Общие принципы неклассической физики. Фундаментальные физические взаимодействия

«Что такое жизнь с точки зрения физики?»

Выполнила:

Проверил:

2007г.

1. Общие принципы неклассической физики

К современному естествознанию относятся теоретические концепции, сформировавшиеся на протяжении ХХ века в рамках различных научных дисциплин. Важнейшей, естественной наукой является физика, изучающая законы функционирования неорганической формы материи на макро- и микроуровне; астрофизика, предметом которой является свойства и эволюция локальных астрономических объектов; косметология, моделирующая эволюцию Вселенной в целом (мегауровне). Современная наука характеризуется осознанием целостности своих объектов и взаимосвязанности законов их существования.

Физика по-прежнему остается одной из ведущих дисциплин в естествознании. Современная физическая картина мира представляет собой систему фундаментальных знаний о закономерностях существования неорганической материи, об основаниях целостности и многообразия явлений природы. Современная физика исходит из ряда фундаментальных предпосылок:

Во-первых, она признает объективное существование физического мира, однако отказывается от наглядности, законы современной физики не всегда демонстративны, в некоторых случаях их наглядное подтверждение - опыт - просто невозможен;

Во-вторых, современная физика утверждает существование трех качественно различающихся структурных уровней материи: мегамира - мира космических объектов и систем; макромира - мира макроскопических тел, привычного мира нашего эмпирического опыта; микромира - мира микрообъектов, молекул, атомов, элементарных, частиц и т.п.

Классическая физика изучала способы взаимодействия и строение макроскопических тел, законы классической механики описывают процессы макромира. Современная же физика (квантовая) занимается изучением микромира, соответственно законы квантовой механики описывают поведение микрочастиц. Мегамир - предмет астрономии и космологии, которые опираются на гипотезы, идеи и принципы неклассической (релятивистской и квантовой) физики;

В-третьих, неклассическая физика утверждает зависимость описания поведения физических объектов от условий наблюдения, т.е. от познающего эти процессы человека (принцип дополнительности);

В-четвертых, современная физика признает существование ограничений на описание состояния объекта (принцип неопределенности);

В-пятых, релятивистская физика отказывается от моделей и принципов механистического детерминизма, сформулированного в классической философии и предполагавшего возможность описать состояние мира в любой момент времени, опираясь на знание начальных условий. Процессы в микромире описываются статистическими закономерностями, а предсказания в квантовой физике носят вероятностный характер.

При всех различиях современная физика, так же как и классическая механика, изучает законы существования природы. Закон понимается как объективная, необходимая, всеобщая повторяющаяся и существенная связь между явлениями и событиями. Любой закон имеет ограниченную сферу действия.

Например, распространение законов механики, оправдывающих себя в пределах макромира, на уровень квантовых взаимодействий недопустимо. Процессы, происходящие в микромире, подчиняются другим законам. Проявление закона зависит также от конкретных условий, в которых он, этот мир, реализуется, изменение условий может усилить или, напротив, ослабить действие закона. Действие одного закона корректируется и видоизменяется другими законами.

Динамические закономерности характеризуют поведение изолированных, индивидуальных объектов и позволяют установить точно определенную связь между отдельными состояниями предмета. Иначе говоря, динамические закономерности повторяются в каждом конкретном случае и имеют однозначный характер. Например, динамическими законами являются законы классической механики.

Классическое естествознание абсолютизировало динамические закономерности. Совершенно верные представления о взаимной связи всех явлений и событий в философии XVII-XVIII веков привели к неправильному выводу о существовании в мире всеобщей необходимости и об отсутствии случайности. Такая форма детерминизма получила название механистического. Механистический детерминизм говорит о том, что все типы взаимосвязи и взаимодействия механические и отрицает объективный характер случайности. Например, один из сторонников этого типа детерминизма, Б.Спиноза, считал, что мы называем явление случайным только вследствие недостатка наших знаний о нем. Следствием механистического детерминизма является фатализм - учение о всеобщей предопределенности явлений и событий, которое фактически сливается с верой в божественное предопределение.

Проблема ограниченности механистического детерминизма особенно четко обозначилась в связи с открытиями в квантовой физике. Закономерности взаимодействий в микромире оказалось невозможным объяснить с точки зрения принципов механистического детерминизма. Сначала новые открытия в физике привели к отказу от детерминизма, однако позже способствовали формированию нового содержания этого принципа. Механистический детерминизм перестал ассоциироваться с детерминизмом вообще. М.Борн писал: «… что новейшая физика отбросила причинность, целиком необоснованно». Действительно, современная физика отбросила или видоизменила многие традиционные идеи; но она перестала бы быть наукой, если бы прекратила поиски причин явлений. Причинность, таким образом, не изгоняется из постклассической науки, однако представления о ней меняются. Следствием этого становятся трансформация принципа детерминизма и введение понятия статистических закономерностей.

Статистические закономерности проявляются в массе явлений, и имеют форму тенденции. Эти законы иначе называют вероятностными, так как они описывают состояние индивидуального объекта лишь с определенной долей вероятности. Статистическая закономерность возникает в результате взаимодействия большого числа элементов, поэтому характеризует их поведение в целом. Необходимость в статистических закономерностях проявляется через действие множества случайных факторов. Этот тип законов иначе называют законами средних величин. При этом статистические закономерности, так же как и динамические, являются выражением детерминизма. Примерами статистических закономерностей являются законы квантовой механики и законы, действующие в обществе и истории. Понятие вероятности, фигурирующее при описании статистических закономерностей, выражает степень возможности явления или события в конкретной совокупности условий.

Квантовая физика радикально изменила наши представления о мире. Согласно квантовой физике мы можем влиять своим сознанием на процесс омоложения!

Почему это возможно? С точки зрения квантовой физики, наша действительность – источник чистых потенциальных возможностей, источник сырья, из которого состоит наше тело, наш разум и вся Вселенная.Универсальное энергетическое и информационное поле никогда не перестает изменяться и преобразовываться, каждую секунду превращаясь во что-то новое.

В 20 веке, во время физических экспериментов с субатомарными частицами и фотонами, было обнаружено, что факт наблюдения за течением эксперимента изменяет его результаты. То, на что мы фокусируем наше внимание - может реагировать.

Этот факт подтверждает классический эксперимент, который каждый раз удивляет ученых. Он повторялся во многих лабораториях и всегда получались одни и те же результаты.

Для этого опыта приготовили источник света и экран с двумя щелями. В качестве источника света использовалось устройство, которое «выстреливало» фотонами в виде однократных импульсов.

За ходом эксперимента велось наблюдение. После окончания опыта, на фотобумаге, которая находилась за щелями были видны две вертикальные полоски. Это следы фотонов, которые проходили сквозь щели и засвечивали фотобумагу.

Когда этот эксперимент повторяли в автоматическом режиме, без участия человека, то картина на фотобумаге изменялась:

Если исследователь включал прибор и уходил, и через 20 минут фотобумага проявлялась, то на ней обнаруживалось не две, а множество вертикальных полосок. Это были следы излучения. Но рисунок был другим.

Структура следа на фотобумаге напоминала след от волны, которая проходила сквозь щели.Свет может проявлять свойства волны или частицы.

В результате простого факта наблюдения волна исчезает и превращается в частицы. Если не вести наблюдение, то на фотобумаге проявляется след волны. Этот физический феномен получил название «Эффект Наблюдателя».

Эти же результаты были получены и с другими частицами. Эксперименты повторялись многократно, но каждый раз они удивляли ученых. Так было обнаружено, чтона квантовом уровне материя реагирует на внимание человека. Это было новым в физике.

По представлениям современной физики все материализуется из пустоты. Эта пустота получила названия «квантовое поле», «нулевое поле» или «матрица». Пустота содержит энергию, которая может превращаться в материю.

Материя состоит из сконцентрированной энергии - это фундаментальное открытие физики 20 века.

В атоме нет твердых частей. Предметы состоят из атомов. Но почему предметы твердые? Палец приложенный к кирпичной стене не проходит сквозь нее. Почему? Это связано с различиями частотных характеристик атомов и электрическими зарядами. У каждого типа атомов своя частота вибраций. Этим определяются различия физических свойств предметов. Если бы было можно менять частоту вибраций атомов, из которых состоит тело, то человек смог бы пройти сквозь стены. Но вибрационные частоты атомов руки и атомов стены близки. Поэтому палец упирается в стену.

Для любых видов взаимодействий необходим частотный резонанс.

Это легко понять на простом примере. Если осветить каменную стену светом карманного фонаря, то свет будет задержан стеной. Однако излучение мобильного телефона легко пройдет сквозь эту стену. Все дело в различиях частот между излучением фонаря и мобильного телефона. Пока вы читаете этот текст, сквозь ваше тело проходят потоки самого различного излучения. Это космическое излучение, радиосигналы, сигналы миллионов мобильных телефонов, излучение, идущее из земли, солнечная радиация, излучение, которое создают бытовые приборы и т.п.

Вы это не ощущаете, поскольку можете видеть только свет, а слышать только звук. Даже если вы сидите в тишине с закрытыми глазами, сквозь вашу голову проходят миллионы телефонных разговоров, картины телевизионных новостей и сообщений по радио. Вы это не воспринимаете, поскольку нет резонанса частот между атомами из которых состоит ваше тело и излучением. Но если резонанс есть, - то вы немедленно реагируете. Например, когда вы вспоминаете о близком человеке, который только что подумал о вас. Все во вселенной подчиняется законам резонанса.

Мир состоит из энергии и информации. Эйнштейн, после долгих размышлений об устройства мира сказал: »Единственная существующая во вселенной реальность - это поле». Подобно тому, как волны являются творением моря, все проявления материи: организмы, планеты, звезды, галактики - это творения поля.

Возникает вопрос, как из поля создается материя? Какая сила управляет движением материи?

Исследования ученых привели их к неожиданному ответу. Создатель квантовой физики Макс Планк во время своей речи при получении Нобелевской премии произнес следующее:

«Все во Вселенной создается и существует благодаря силе. Мы должны предполагать, что за этой силой стоит сознательный разум, который является матрицей всякой материи«.

МАТЕРИЯ УПРАВЛЯЕТСЯ СОЗНАНИЕМ

На рубеже 20 и 21 века в теоретической физике появились новые идеи, которые позволяют объяснить странные свойства элементарных частиц. Частицы могут возникать из пустоты и внезапно исчезать. Ученые допускают возможность существования параллельных вселенных. Возможно частицы переходят из одного слоя вселенной в другой. В развитии этих идей участвуют такие знаменитости, как Stephen Hawking, Edward Witten, Juan Maldacena, Leonard Susskind.

Согласно представлениям теоретической физики - Вселенная напоминает матрешку, которая состоит из множества матрешек - слоев. Это варианты вселенных - параллельные миры. Те, что расположены рядом - очень похожи. Но чем дальше слои друг от друга слои - тем меньше между ними сходства. Теоретически, для того, что бы переходить из одной вселенной в другую, не требуются космические корабли. Все возможные варианты расположены один в другом. Впервые эти идеи были высказаны учеными в середине 20 века. На рубеже 20 и 21 века они получили математическое подтверждение. Сегодня подобная информация легко принимаются публикой. Однако пару сотен лет назад, за такие высказывания могли сжечь на костре или объявить сумасшедшим.

Все возникает из пустоты. Все находится в движении. Предметы - иллюзия. Материя состоит из энергии. Все создается мыслью. Эти открытия квантовой физики не содержат ничего нового. Все это было известно древним мудрецам. Во многих мистических учениях, которые считались секретными и были доступны только посвященным, говорилось, что нет никакого различия между мыслями и предметами. Все в мире наполнено энергией. Вселенная реагирует на мысль. Энергия следует за вниманием.

То, на чем ты фокусируешь свое внимание, начинает изменяться. Эти мысли в различных формулировках даются в Библии, древних гностических текстах, в мистических учениях, которые возникли в Индии и Южной Америке. Об этом догадывались строители древних пирамид. Эти знания являются ключом к новым технологиям, которые сегодня используются для управления реальностью.

Наше тело – это поле энергии, информации и разума, находящееся в состоянии постоянного динамического обмена с окружающей средой. Импульсы разума постоянно, каждую секунду придают телу новые формы для приспособления к меняющимся требованиям жизни.

С точки зрения квантовой физики, наше физическое тело под воздействием нашего разума способно совершить квантовый скачок из одного биологического возраста в другой, не проходя через все промежуточные возрасты. опубликовано

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet

Владислав Ксионжек

Смысл жизни с точки зрения физики

На пути к закону сохранения отражения

Способность отражать в себе мир - универсальное свойство материальных объектов. Но взять, к примеру, круглый камень и внешне похожее на него яйцо. Если изучая гладыш мы сможем представить лишь море, которое его омывало, да еще, в лучшем случае, по химическому составу узнать кое-что об особенностях земного вулканизма, то в генофонде яйца - точные данные о современном состоянии планеты - составе атмосферы, силе тяжести, длине суток и т.п. Ведь организм приспосабливается, а значит несет отпечаток той среды, в которой обитает. А человек? Он, кроме заложенной в его генах наследственной информации, обладает и другим уровнем отражения окружающего мира - сознанием. Чем более организована материя, тем выше у нее способность к отражению. Случайно ли это? Оставим пока вопрос без ответа и обратим внимание на другое свойство живых организмов... Самюэл Батлер, английский поэт-сатирик ХVII века, однажды шутливо заметил: "курица - это способ, которым яйцо воспроизводит другое яйцо". Через триста лет, переосмыслив его утверждение, генетики провозгласили закон сохранения генов. Ведь курица (воспользуемся примером Батлера) сохра- няет свои гены в яйцах, которые со временем превращаются в куриц, откладывающих новые яйца, содержащие некоторые гены прародительницы. Если род курицы не пресечется, а потомство будет плодиться и множиться, гены яйца, с которого мы начали отсчет, сохранятся, будут разбросаны по разным пра-пра-пра-внукам и пра-пра-пра-внучкам. Законом сохранения генов пытаются объяснить родительские, да и вообще родственные чувства. Мол, мы любим человека тем больше, чем выше у нас с ним доля общих генов. Один биолог после несложных подсчетов заявил: "Я готов пожертвовать собой ради четырех внуков или восьмерых кузенов!" Но все равно, хоть и немало существует людей, готовых отдать жизнь ради спасения близких родственников (и в первую очередь, конечно, собственных детей), не следует сводить все к вышеупомянутому закону. Просто потому, что для больших отрезков времени он не выполняется. Частицы наследственного материала мутируют, превращаются в другие гены. А может быть следует обращать внимание не на сами по себе гены, а на их свойство концентрированно отражать в себе окружающий мир? Тогда почему бы не предположить, что с ростом уровня организации материи (от камня к курице, от курицы к человеку) увеличивается и способность к сохранению накопленного отражения? Похоже, что это действительно так. Стоит камню попасть в воду, и волны "слижут" с него за год-другой прежнюю форму. Гены курицы будут жить в потомстве века. Человек же, ознакомившись с древними летописями, узнает подробности о событиях тысячелетней давности. Если высказанное предположение верно, тогда закон сохранения генов - частный случай выдвигаемого нами закона сохранения отражения, согласно которому эволюция движется по пути создания форм организации материи, способных все больше вбирать в себя информации об окружающем мире, а также сохранять эту информацию все дольше. И получается, согласно этому закону зародились на нашей планете жизнь, а потом и разум.

Что же человечеству нужно?

Трудно, пожалуй, найти понятие многовариантнее, чем смысл жизни. Для одних он заключается в том, чтобы просто жить получше и подольше. Другие на первое место ставят заботу о детях. Третьих снедает "желанье славы и добра". Четвертые всецело поглощены любимым делом. Пятые... Но остановимся. Все многообразие человеческих желаний и устремлений можно свести к одному - попыткам сохранить на возможно больший срок накопленное отражение. Поскольку, если можно так сказать, у человека два уровня отражения на себя окружающего мира (биологический, свойственный любому живому существу, и свойственный на Земле только нам - сознание), то и реализуются жизненные цели у людей, имеющих различные приоритеты, трудносовместимыми путями. Кто-то смотрит на звезды, а кто-то не видит ничего дальше своего живота. Но и те, кто одухотворены жаждой познания, не могут отразить на себя Мир так глубоко, как хотели бы, а главное - сохранить целиком накопленное отражение (даже великие произведения искусства, надолго переживающие их создателей, несущие в себе частицу их души, не могут решить проблему бессмертия). Вызывает сомнение утверждение, что человек - высшая ступень на лестнице эволюции. Если нашим развитием движет закон сохранения отражения, то мы обязательно придем к новой форме организации материи. Смысл жизни человечества - воплотиться в нечто иное, чему пока нет подходящего названия. Может быть одно из проявлений этого "нечто" - ноосфера (сфера разума), возникновение которой предсказывал великий Вернадский. Говоря упрощенно, она должна появиться тогда, когда "плотность разума" на планете достигнет критического значения, и отдельные "искорки" сольются в большой костер. Человечество станет чем-то вроде единого мыслительного организма, и все, что прочувствовал, познал за свою жизнь каждый член сообщества, станет достоянием всех. И все-таки ноосфера это не искомое нами "нечто". Даже окутанная сферой разума планета может погибнуть, например, в результате космической катастрофы. Закон сохранения отражения требует, чтобы его носители обрели не только духовное, но и физическое бессмертие, чтобы отражение внешнего мира, полученное им однажды, никогда не стиралось, лишь дополнялось новыми отпечатками.

На пути к сверхцивилизации

Надо полагать, когда-нибудь человечество сбросит с себя хрупкую белковую оболочку, заменит ее чем-то иным, более добротным. "Смена рубашек" может происходить не раз, и не два, и в конце концов наши отдаленные потомки станут чем-то вроде "бесплотного духа", пронизывающего Вселенную. Бесплотного - не значит нематериального. Его основой может быть форма материи, слабо взаимодействующая с веществом, электромагнитными полями (в силу чего ее структура трудноуничтожима), а поскольку оно заполняет все пространство, то и не испытывает внешних воздействий, часто губительных для живого просто потому, что они неожиданны, непредсказуемы. "Бесплотному духу" уже не нужно преобразовывать природу, подстраивать ее под себя: строить дома-коконы, орошать поля, усмирять реки, убивать животных. Нет необходимости заботиться о собственном теле, создавать ему комфортные условия существования. Сверхцивилизация идеально приспособлена к Миру. Вот и разгадка парадокса, который ставит в тупик специалистов СЕТI. Ведь по некоторым оценкам только в нашей галактике - 600-700 млн. планет, пригодных для обитания человека, из них порядка 100 тыс. должно быть заселено разумными существами. А ведь самые старые звезды образовались 15 млрд. лет назад, на 10 млрд. лет раньше Солнца. Примерно на такой же срок должны были обогнать земную первые цивилизации Вселенной. Следуя логике экстенсивного развития (принято считать, что энерговооруженность цивилизации растет по экспоненте), наши старшие братья по разуму должны были успеть сначала полностью освоить энергетические ресурсы родной звезды, (построить вокруг нее непрозрачную оболочку), потом перебраться к соседним звездам, и, наконец, прибрать к рукам все топливные запасы Вселенной. Но этого не произошло. Астрономы наблюдают Мир девственно чистым, не "испорченным" вмешательством разума. Складывается впечатление, что цивилизаций, активно преобразующих космос, нет. Видимо это им и не нужно. Как только разумное сообщество становится свехцивилизацией, оно перестает вести себя во Вселенной как слон в посудной лавке.

Сверхцивилизация существует, или что

вытекает из принципа Маха

Эрнст Мах, австрийский физик и философ, усмотрел в законах Ньютона существенный изъян. Они описывают движение тела только в локальной (привязанной к определенной точке) системе отсчета. Чтобы определить, например, скорость вращения Земли, нужно раскачать маятник Фуко, который находится в локальной системе отсчета Земли, и замерить как перемещается плоскость его колебаний. Вычислять же угловую скорость нашей планеты, наблюдая за вращением ночного неба, как понял Мах, мы не имеем права. У звезд свои локальные системы отсчета, ни по какому закону механики между собой не связанные. Но практика показывает, что измерить скорость вращения Земли можно и тем, и другим способом. И что удивительно (с точки зрения Маха), оба дают одинаковый результат! Мах сделал вывод, что в природе должна быть некая связь между локальной системой отсчета и удаленными телами, и что эта связь придает материи инерциальные свойства. Другими словами, все тела чувствуют друг друга, и если какое-либо из них вдруг исчезнет (к счастью, этого не допускает закон сохранения материи), инерциальное движение всех остальных нарушится. Принцип Маха произвел глубокое впечатление на Эйнштейна. Некоторые считают, именно он вдохновил "короля физики ХХ столетия" на создание общей теории относительности (ОТО). Но, к великому разочарованию автора, принцип Маха не вытекал ни из одного постулата ОТО. Инертную массу, так и не объяснив ее природу, пришлось просто приравнять к массе гравитационной. Физические теории существуют сами по себе, принцип Маха - сам по себе. Может быть это потому, что он не был заложен в природу изначально, а возник позднее, на каком-то этапе развития Вселенной? Из принципа Маха следует: любое материальное тело отражено на всю Вселенную, и наоборот, в любом теле, сколь угодно малом, отражен весь окружающий мир. Но ведь это ни что иное, как ранее сформулированный нами закон сохранения отражения, причем уже реализованный в развитии, так сказать возведенный в абсолют. Значит свехцивилизация уже существует. Все вокруг нас пронизано "нитями" высокого разума. Принцип Маха - единственный результат его инженерной деятельности.

Попробуем теперь представить отдаленное будущее сверхцивилизации. Тут не обойтись без краткого экскурса в космогонию. Ныне общепризнанной считается теория расширяющейся Вселенной. Около 29 млрд. лет назад вся материя была сосредоточена в одной точке, так называемой сингулярности, плотность материи в которой бесконечна. Потом началось расширение - физики называют его Большим взрывом. До сих пор "осколки" сингулярности, ставшие со временем галактиками, туманностями, шаровыми скоплениями, разлетаются в разные стороны. Как будет Вселенная развиваться дальше? Возможны два пути. В том случае, если ее нынешняя плотность больше некой -29 3 критической величины 10 г/см), расширение со временем сменится сжатием, и примерно через 30 млрд. лет (еще 5 млрд. лет будет идти расширение, потом 25 млрд. лет - сжатие) Мир снова схлопнется в точку - новую сингулярность. Иначе же - если плотность Вселенной недостаточно высока - расширение будет продолжаться вечно. Какова плотность Вселенной, пока неизвестно. Но и в том и в другом случае судьба живых существ незавидна: В бесконечно расширяющейся Вселенной со временем выгорят и погаснут звезды. Их мертвые, связанные между собой гравитационными силами скопления сколлапсируют, образуют гигантские черные дыры. Тепловая энергия частично ими поглотится, частично рассеется. Температура уцелевших планет упадет до абсолютного нуля. Вместе с теплом уйдет из Вселенной и жизнь. Закрытый мир (который в конце концов сожмется в сингулярность) не будет страдать от недостатка света и тепла. Но когда вступит в завершающую фазу Большое сжатие, начнут сталкиваться звезды, крошиться атомы - погибнет все, что когда-либо приобрело индивидуальность. Останется клокочущий клубок раскаленных частиц. Да и они обречены. В -43 определенный момент времени (10 с до конца Большого сжатия - так называемый Планковский предел) исчезнут все элементарные частицы, обладающие массой покоя. Как известно, принцип запрета Паули не допускает нахождение в одной точке пространства двух или более частиц. Но, как говорится, при прочих равных, закрытый мир больше нравится ученым. В нем не возникает сакраментальный вопрос: а что было до того, как появилась Вселенная? Большому взрыву предшествовала Большое сжатие, ему - другой Большой взрыв, и так без конца. Вселенная существовала всегда, вернее была бесконечная череда Вселенных, разделенных по временной шкале особыми точками - сингулярностями, где большинство физических теорий перестают работать и в которых может происходить все что угодно. Высказано предположение (П.Фомин, "Гравитационая неустойчивость вакуума и космологическая проблема", препринт ИТФ - 74 - 90р, Киев 1974), что начальное состояние каждой из Вселенных - вакуумное, при котором в явном виде нет никаких частиц кроме гравитонов - квантов гравитационного поля. На них не распространяется Планковский предел. Они существуют и в сингулярности. Но ведь гравитационную массу отождествляют с инерционной! Вот и протянулась ниточка от гравитационного поля к закону сохранения отражения, к инерционному принципу Маха. Может быть именно из гравитонов соткан "бесплотный дух" - сверхцивилизация? В таком случае ее структура, отражение Мира накопленное за все время существования Вселенной, не исчезает даже тогда, когда Большое сжатие приводит к сингулярности. А ведь в ней уничтожается практически все, даже привычные нам физические законы там не действуют... Хотелось бы верить - носители высшего разума бессмертны!

Когда закон мешает, его меняют

Итак, вечный дух в бесконечно обновляющейся Вселенной? Однако английский физик-теоретик Ричард Толмен показал, что с учетом второго начал термодинамики циклы расширение-сжатие в модели пульсирующей Вселенной будут раз от раза увеличиваться, соответственно, станет расти и максимальный радиус Вселенной. Она как бы раскачивается, и в конце концов превращается в открытую, а значит наша (в научном смысле) спекуляция насчет вечного мирового разума не оправдывается. Напомним читателю формулировку второго начала термодинамики. Оно гласит: все процессы идут с возрастанием или, в лучшем случае, с постоянной энтропией. Энтропия (S) - мера беспорядка в какой-либо системе. Она нормируется от 0 до 1. В общем виде для энтропии Вселенной можно написать соотношение пропорциональности: S t, где t - время с начала самого первого цикла расширение-сжатие. Очевидно - при очень больших t энтропия стремится к единице. Но о каком же всемирном хаосе можно говорить, если существует закон сохранения отражения, подразумевающий прямо противоположные процессы - идущие с уменьшением энтропии? Многие ученые указывают на несовершенство, ограниченность применения второго начала термодинамики. Да и кто, собственно, доказал, что энтропия Вселенной должна стремиться к максимальному значению - единице? Любопытно отметить, что во многих отлаженных, прошедших долгий путь эволюции системах (будь то система для общения - язык или система экономических связей) наблюдается соотношение беспорядка и порядка, случайного и закономерного примерно 1/3. Если, допустим, в структурных звеньях экономической системы много беспорядка, царит неразбериха, низка трудовая дисциплина работающих, конечный продукт никому не нужен и был запланирован по ошибке или недомыслию - хорошего результата ждать не приходится. Это экономический хаос. Но и другая крайность - "железный порядок" себя не оправдывает. В такой системе ход процессов заранее предопределен, регламентирован строго по пунктам. Хода нет ни в лево, ни в право. Стоит произойти небольшой, как говорят физики, флуктуации, и систему начинает трясти. От запретов никуда не деться. В результате в скором времени порядок обращается в свою противоположность - хаос. (Что мы видим на примере нашей отечественной экономики). В том же случае, когда выполняется соотношение примерно один к трем (разумная творческая инициатива - трудовая дисциплина), производственный коллектив, как считают некоторые экономисты, добивается наилучших результатов. Скорее всего, S=1/3 и в живых системах (это пока можно только предполагать). Именно живая материя лучше всего отражает на себя окружающую среду (а значит и приспосабливается к ней). Наберемся смелости и добавим в формулу, описывающую энтропию Вселенной, дополнительный член с отрицательным t знаком: -В е, где В - неизвестный нам коэффициент пропорциональности. (О том, что законы развития, как правило, выражаются через экспоненту, мы уже говорили). Пронормировав коэффициент из условия, что к концу цикла рсширение-сжатие энтропия Вселенной принимает оптимальное значение - 1/З, получим вместо второго начала термодинамики выражение вида: t-T S = 1/3 (1 + 2t/T - 2e) где Т - продолжительность цикла расширение-сжатие, t - текущий параметр времени. Это аналитическая запись закона сохранения отражения. Заметим, что при t значительно меньших, чем Т, выражение практически не отличается от привычной нам формулы второго начала. Но к концу цикла экспоненциальный член стремительно нарастает, быстро становится преобладающим. Из формулы следует, что сверхцивилизация появляется лишь к завершению цикла расширение-сжатие, перед самым "занавесом". Складывается впечатление, что... время жизни Вселенной выбирается как раз таким, чтобы сверхцивилизация успела возникнуть и полностью познать Мир, который, согласно некоторым современным теориям и вопреки знаменитому ленинскому утверждению, бесконечен лишь по масштабной структуре, но исчерпаем, зациклен сам на себя.

Первичны и материя, и сознание

Ну уж, - наверно скажет искушенный читатель, - это слишком! Автор замахивается на святая святых - физические законы и намекает, что кто-то может их по своему усмотрению изменять. Однако мы уже говорили, что при переходе через Планковский предел - в области сингулярности современные физические теории в большинстве своем перестают работать. Сингулярность - волшебная страна, где может происходить все, что угодно. Некоторые ученые полагают, что там уничтожаются все физические константы, которые задавали облик погибшего Мира (М.Рис, Р.Руффини, Дж.Уилер "Черные дыры, гравитационные волны и космология" М.1977). Новые же константы, для очередного цикла расширение-сжатие, якобы задаются случайным образом... Да только случайным ли, - это еще вопрос. Английский физик-теоретик Б.Картер построил две модели Миров в каждом из которых так называемая постоянная тонкой структуры (безразмерное отношение фундаментальных физических 2 констант hc/е = 137,0338, где h - постоянная Планка, с - скорость света, е - заряд электрона) отличалась от аналогичной постоянной нашего Мира всего на 1%. Что же у него получилось? В одном случае все звезды во Вселенной стали красными, в другом - голубыми. Но голубые гиганты живут не более 1 млн. лет, затем превращаются в сверхновые, а для возникновения жизни, по расчетам Р.Дикке, требуется порядка 1 млрд. лет. В том же случае, если Мир населен красными карликами, времени для эволюции живой материи будет в избытке. Возраст карлика может достигать 20 млрд. лет (это в два раза больше времени жизни такой звезды, как Солнце). Он не взрывается, не образует сверхновую - медленно угасает по мере того, как выгорает термоядерное горючее. Превращается в конце концов в мертвый железный шар. Но и возле таких спокойных звезд не может появиться жизнь. Дело в том, что в первичной, еще только образовавшейся после Большого взрыва структуре Вселенной, практически нет никаких химических элементов кроме водорода с малой примесью гелия. Почти все атомы, составляющие наши бренные тела, были некогда синтезированы в недрах звезд. Потом они взорвались и выплеснули термоядерные шлаки в открытый космос. Нет сверхновых - не будет и планет, состоящих из химических элементов с порядковым номером выше второго. Без них же, как считают ученые, не может быть жизни. Тут самое время вспомнить о знаменитом антропном (от "антропос" - человек) принципе, гласящем: все, что мы наблюдаем вокруг, должно удовлетворять условиям, необходимым для нашего появления. Одни видят в антропном принципе промысел божий, другие считают, что нам просто повезло с набором физических констант во Вселенной. Ну хорошо, "повезти" могло какому-то определенному типу живых существ, нуждающемуся для развития в определенных, весьма жестких условиях. Скажем, не появилась на планете жизнь углеродная, так возникнет может быть жизнь кремниевая, железная, урановая. Но то обстоятельство, что жизнь как явление возможно лишь в узком интервале физических констант, и что по "счастливой случайности" реализовались именно те их значения, которые больше всего подходят живым существам (способствуют скорейшему отражению Вселенной самой на себя), наводит на размышления. Роль "бога-творца" хорошо может сыграть сверхцивилизация, способная сохранить себя даже в сингулярности. Так не эта ли сверхцивилизация, пользуясь временным отсутствием законов (раз ничего не запрещено, значит все можно) выбирает и задает по своему усмотрению величины физических констант для нового цикла Вселенной? Если подбирать константы должным образом, то после каждого нового Большого взрыва Вселенная будет становиться все лучше приспособленной к различным формам жизни, а значит ее самопознание будет углубляться от цикла к циклу. Отсюда, ни много ни мало, следует, что новое решение получает основной вопрос философии! К известной формуле "бытие определяет сознание" добавится "сознание определяет бытие". Обсуждать, что первично, что вторично - уже не имеет смысла. П е р в и ч н ы и м а т е р и я, и с о з н а н и е. На мой взгляд, это предположение вполне в духе диалектики.

Вместо послесловия. Сверхцивилизация и мы

Теперь поразмыслим немного о роли случайного в нашей жизни. Кому порой не казалось, что нежданные, на первый взгляд никак не связанные между собой события влияют на нас сходным, вполне определенным образом. Словно пытаются повернуть наш жизненный путь во вполне определенное русло. Как будто кто-то хочет нас подтолкнуть, помочь реализовать заложенные, но не всегда нам самим известные возможности. Разумеется, предопределенности в Мире нет. Каждый волен (вот в чем свобода!) упустить свой шанс. И тогда станет, скорее всего, неудачником от которого фортуна отвернулась надолго. Говорят: от судьбы не уйдешь. А уйдешь - пожалеешь... Под судьбой вполне может скрываться сверхцивилизация. Но каким образом она может вмешиваться в земные дела, не проявляя себя в то же время никаким механическим, физическим, химическим воздействием? Только с помощью хорошо организованных "случайных событий". Если много раз подбрасывать монетку, орел и решка выпадут примерно поровну. Это хорошо объясняет теория вероятностей. Однако ни одна теория не сможет предсказать, каким результатом закончится один единственный бросок. Все решает случай. Он может быть счастливым, может роковым. Наверно нам искренне хотят помочь познать Мир (цель-то жизни у всех разумных существ одна), а мы упорно не замечаем подсказок, упрямо пытаемся расшибить себе лоб и сетуем, что никто во Вселенной не желает протянуть нам руку помощи, что мы - одиноки. Но стоит лишь захотеть увидеть... Помощь, правда, нам предлагают весьма своеобычную. Пресыщенному, равнодушному, ленивому человеку она вряд ли придется по душе. Порой случается с нами такое... Впрочем, это уже тема для другой статьи.

Существует ряд очень простых вопросов, ответы на которые кажутся нам столь очевидными, что выдаются автоматически, без подключения мыслительного аппарата.


К примеру, всем, от мала до велика, известно, что такое холод. С точки зрения физики ответ будет далеко не простым, поскольку затронет основополагающие понятия этой науки.

Существует ли холод?

Многим из нас вопрос, существует ли вообще холод, покажется нелепым и бессмысленным. Конечно, холод существует, ведь вы не раз его ощущали и даже испытывали из-за него дискомфорт. Но если посмотреть внимательнее, мы увидим, что понятие холода – это всего лишь производное от понятия тепла: когда тепла много, мы ощущаем жар, когда его недостаточно – чувствуем холод.

Таким образом, с точки зрения физики, холода объективно не существует, это всего лишь недостаточное количество тепла. Согласно одной из легенд, популярных в мире учёных, впервые на эту проблему обратил внимание Альберт Эйнштейн, причём ещё в то время, когда был студентом.

При помощи собственных ощущений мы можем определять тепло и холод в достаточно узком диапазоне температур: всё, что нагрето выше 60-70 градусов Цельсия, будет для нас «очень горячим», а всё, что имеет температуру ниже нуля по Цельсию – «очень холодным».

Что говорят учебники физики?

Если открыть учебник физики, то именно это в нём и написано: холод – это состояние сравнительно низкой температуры, выражаемое в субъективном ощущении либо сравнении с более тёплым состоянием окружающей среды, предмета, субстанции. Т.е., говоря простыми словами, это недостаток тепла. На самом деле, какое-то количество тепла присутствует практически всегда, но если оно нам кажется недостаточным, то мы называем это состояние холодом.


В физике существует понятие абсолютного нуля, при котором вещества лишены тепловой энергии. Абсолютный нуль соответствует –273,15 градусам Цельсия, и в природе он возможен лишь в космическом вакууме и при полном отсутствии света или других излучений. В этом состоянии хаотическое движение элементарных частиц, свойственное всем без исключения веществам, полностью прекращается. Стоит веществу, находящемуся в состоянии полного покоя, получить хотя бы один квант тепловой энергии, движение частиц возобновляется.

Чем выше температура нагрева вещества, тем активнее и энергичнее движутся составляющие его частицы. Как известно, именно с этим связан процесс испарения: наиболее активные и подвижные отрываются от основной массы и в дальнейшем перемещаются уже среди молекул воздуха или иного газа.

Если же лишить частицы тепловой энергии, они становятся значительно менее подвижными. Внешне это выражается в выпадении капель конденсата или намерзании кристалликов инея на твёрдых поверхностях.

Охлаждение – процесс отъёма тепла

Чтобы сделать какой-либо предмет холодным, надо всего лишь отнять у него тепло, передав его излишек другому предмету или среде. Так, зимой достаточно поставить слишком горячий чай на открытый балкон, чтобы через несколько минут он остыл, отдав своё тепло окружающей среде. Летом мы, наоборот, охлаждаем свой напиток, бросая в стакан кусочки льда, которые постепенно тают, забирая лишнее тепло у сока или лимонада.

По принципу отъёма излишков тепла работают все современные холодильные установки. Изъятие тепловой энергии происходит за счёт испарения хладагента – специального вещества, которое активно испаряется при низкой температуре. Атомы хладагента отбирают тепловую энергию у воздуха, находящегося в камере холодильника, а тот, в свою очередь, охлаждает стенки камеры и лежащие на полках продукты.

Итак, что же такое холод?

Основываясь на вышеописанных примерах, мы можем уверенно утверждать: с точки зрения физики холода не существует. То, что мы называем холодом – всего лишь состояние недостаточного, с нашей точки зрения, тепла.


В целом же понятия «тёплого» и «холодного» являются нашими субъективными ощущениями: все предметы и среды, нагретые выше температуры нашего тела, будут казаться нам тёплыми или горячими, а всё, что имеет более низкую, чем наша кожа, температуру, покажется прохладным или холодным.

Erwin Schrödinger. What is Life? The Physical Aspect of the Living Cell

Эрвин Рудольф Йозеф Александр Шредингер - австрийский физик-теоретик, лауреат Нобелевской премии по физике. Один из разработчиков квантовой механики и волновой теории материи. В 1945 г. Шредингер пишет книгу "Что такое жизнь с точки зрения физики?", оказавшую существенное влияние на развитие биофизики и молекулярной биологии. В этой книге внимательно рассмотрено несколько важнейших проблем. Основополагающим является вопрос: "Как могут физика и химия объяснить те явления в пространстве и времени, которые имеют место внутри живого организма?" Прочтение этой книги даст не только обширный теоретический материал, но и заставит задуматься над тем, что же в сущности есть жизнь?

Эрвин Шредингер. Что такое жизнь с точки зрения физики? М.: РИМИС, 2009. 176 с.
Скачать:

Эрвин Шредингер. Что такое жизнь с точки зрения физики? М.: Атомиздат, 1972. 62 с.
Скачать:

Источник текстовой версии: Эрвин Шредингер. Что такое жизнь с точки зрения физики? М.: Атомиздат, 1972. 62 с.

Елена Наймарк

Возникновение сложного из простого - это, казалось бы, злостное нарушение второго закона термодинамики. Второй закон требует постепенного выравнивания градиентов, разупорядочивания элементов и увеличения энтропии в системе. Тем не менее жизнь так специально устроена, чтобы поддерживать градиенты, упорядочивать элементы и уменьшать энтропию. Эти принципы справедливы как для одного организма, так и для целых экосистем, биот, эволюционных последовательностей. Значит ли это, что жизнь действительно противоречит законам физики?

Владимир Буданов, Александр Панов

На грани безумия

В обыденном окружении чаще всего призывают к целесообразности мыслей, поступков, решений. И, кстати, синонимы целесообразности звучат как «уместность, полезность и рациональность…» Вот только на интуитивном уровне кажется - чего-то не хватает. Энтропии? Беспорядка? Так его полно в физическом мире - утверждает ведущая программы, доктор физико-математических наук, Карима Нигматулина-Мащицкая. А гости программы пытались воссоединить в единое целое два понятия - энтропию и целесообразность. Участники программы: доктор философских наук, кандидат физико-математических наук, Владимир Буданов, и доктор физико-математических наук, Александр Панов.

Питер Эткинз

Эта книга предназначена для широкого круга читателей, желающих узнать больше об окружающем нас мире и о самих себе. Автор, известный ученый и популяризатор науки, с необычайной ясностью и глубиной объясняет устройство Вселенной, тайны квантового мира и генетики, эволюцию жизни и показывает важность математики для познания всей природы и человеческого разума в частности.

Игорь Иванов

Неравновесная термодинамика, изучающая, среди прочего, самоорганизацию в живых системах, получила в распоряжение новую модельную систему, удобную как для теоретических расчетов, так и для постановки экспериментов, - двумерную пену.

Денис Тарасов

Современная наука не в состоянии точно ответить на вопрос, как возникла жизнь, однако предложенные на сегодняшний день механизмы свидетельствуют о принципиальной возможности самозарождения, а также, в определённой степени, о его неизбежности.

Дэвид Дойч

Книга известного американского специалиста по квантовой теории и квантовым вычислениям Д.Дойча фактически представляет новую всеобъемлющую точку зрения на мир, которая основывается на четырех наиболее глубоких научных теориях: квантовой физике и ее интерпретации с точки зрения множественности миров, эволюционной теории Дарвина, теории вычислений (в том числе квантовых), теории познания.

Щербаков В. П.

Эволюция – это способ живого противостоять энтропии, нарастающему хаосу и беспорядку. Она творит разные новшества, но естественный отбор сохраняет только те из них, что придают организмам устойчивость к дальнейшим изменениям, те, что позволяют им воспроизводить свои копии в длинном ряду поколений, практически не меняясь. Как это ни странно, но получается, что эволюция работает против себя самой.