Страница 6 из 40
" [Климишин И.А. Элементарная астрономия. - М.: Наука, 1991. - С. 190 (пЁдкр. додано)
] В принципе, чисто теоретически, самосборка сложных систем возможна/вероятна, но всегда важно представлять себе конкретную величину такой возможности для конкретной системы.
Вероятность самосборки катастрофически спадает с увеличением уровня сложности системы.
Чем сложнее система, тем меньше вероятность ее самовозникновения.
Поэтому, для оценки вероятности самовозникновения Вселенной, оценим уровень ее сложности.
Имеющихся на сегодня сведений об устройстве материи от нуклонов до галактик достаточно для утверждения, что уровень сложности Вселенной очень высок.
Накоплена огромная масса сведений о Вселенной. Наши знания разбиты по категориям; отдельные научные дисциплины занимаются исследованиями Вселенной в своих секторах; много места займет само только перечисление этих категорий и дисциплин.
И при всем этом, наши знания/информация, наверное, представляют лишь мизерную часть от всей информации (
даже не в шенноновском [Всякая, в т.ч. "неценная", информация, выраженная последовательностью битов (
нулей и единиц)] понимании информации, а алгоритмическом), - столь сложно устройство Вселенной, так много организационных нюансов в ее строении!
Совокупность всех организационных нюансов и определяет уровень сложности строения Вселенной.
А может, этот уровень сложности безграничен? (Что выглядит сомнительным).
Нам до сих пор точно не известно о границах материи как на мегауровне, так и микроуровне.
О границах материи на мегауровне достаточно сказать, что у физиков мало фактических данных даже для однозначного ответа на принципиальную дилемму "Является ли Вселенная геометрически ограниченной или безграничной?
", не говоря уже о точных ее "габаритах". (И хотя, по нашему мнению, Вселенная является геометрически ограниченной, все же интересен факт, что он настолько велика, что не удается достичь его границ).
А как с границами Вселенной на микроуровне? Может, здесь ситуация лучше, и физики идентифицировали наиэлементарнейшие составляющие материи и знают их геометрические размеры?
Звучит непривычно, - но оказывается, что сам термин геометрия (
геометрические размеры и координаты нахождения) теряет обычный смысл для объектов субатомарного уровня (
принцип неопределенности Гейзенберга): объект имеет возможно такие геометрические размеры/координаты, а возможно такие (!)
, - известна лишь мера такой возможности (то есть вероятность)
и ее пространственный профиль (границы которого, между прочим, уходят в бесконечность, делая очертания профиля неопределенными).
Все на микроуровне приобретает вероятностный/случайный характер: и энергия, и форма, и координаты, и процесс распада. (
Хорошо, что хоть законы взаимодействия, кажется, сохраняют однозначность).
У нас нет даже предположения о номенклатуре наиэлементарнейших составляющих материи и о "геометрии" Вселенной на глубочайшем уровне.
Немало людей имеют стереотип, будто проблема строения материальных объектов решена или она близится к решению.
Приходится констатировать, что после ста лет исследований структуры атома, дойти до "окончательных первоэлементов" материи не удалось и устройство ее оказывается все более неожиданным.
Освежим наши представления о строении видимой материи в свете давно известных фактов и новых гипотез.
Внутренняя структура атома Достаточно взглянуть вокруг себя, чтобы понять насколько разнообразны формы/проявления видимой материи.
Тем не менее, все материальные тела состоят всего из сотни химических элементов.
Те, в свою очередь, строятся из "стандартного набора" в виде протона, нейтрона и электрона.
От элемента к элементу изменяется лишь количество этих трех составляющих.
Так что, изменив число протонов в свинце, можно получить золото.
Какая элегантность устройства материи! - за все разнообразие отвечают всего три составляющие.
Правила взаимодействия структурных элементов системы определяются внутренней структурой этих элементов.
Попробуем оценить уровень сложности структурных элементов такой системы как Вселенная.
Их всего три. Они настолько сложно ведут себя, что можно говорить об их способностях, активных характеристиках.
Например, электрон и протон являются противоположно заряженными, то есть способными к притягиванию, а протоны между собой - способными притягиваться на маленьких расстояниях, вопреки электростатическому отталкиванию.
Элементарные частицы очень сложно ведут себя, так как имеют сложную структуру.
Электроны не просто "вращаются" вокруг ядер - они "вращаются" на орбиталях сложной геометрии по сложным правилам.
Пространственная геометрия этих орбиталей зависит от количества электронов в данном атоме: появился новый электрон - электронно-нуклонное сообщество немедленно "указывает" ему, какую орбиталь занять, а тот имеет способность взирать на то, полностью ли занята орбиталь, чтобы в случае присутствия там напарника, "сделать" свой спин противоположным его спину.
От окружения, температуры и других условий зависит то, будет ли электрон "перепрыгивать" на другие атомы (
и в какой мере), или он совсем оставит атом (плазма), он ли "выпадет в осадок" (
станет бозе-частицей), образовав с другими электронами длинные цепи-токи [Савощенко В.С.
Запитання до ВТНП. Чи ¦ вЁдповЁдЁ? // ВЁсник НАН Укра©ни, ¦1-2, 1995. - С. 51‑53; Гинзбург В.Л. и др.
Электроны шагают в ногу или история сверхпроводимости. - М.: Знание, 1986], циркулирующие без сопротивления (
сверхпроводимость). Нуклонная совокупность (ядро) еще более чувствительна к количеству: прибавьте к 18-протонной конструкции всего один протон, - и совокупность существенным образом перестроится, так что инертный газ аргон станет металлом калием.
Прибавьте еще 7 протонов, - снова получим газ. Высокая чувствительность системы к количеству составных частей - признак сложности структуры. (
Даже не сразу же удастся найти аналогичную по сложности систему в нашем мире сложной техники.)
Атом азота (7 протонов) почему-то проявляет валентность от III до V; атом кислорода (
8 протонов) присоединяет к себе два атома водорода почему-то именно под взаимным углом 105о (
sp3-гибридизация) и результирующая молекула воды приобретает особенность быть наиболее компактной именно при +4 оС, а не при 0 оС; из всех химических элементов почему-то только 6-протонный углерод способен образовывать с атомом водорода практически неограниченное количество структурно разных соединений; выше определенной температуры атомы многих металлов почему-то "решают" измениться так, что перестраивается целая кристаллическая структура; и так далее.
Не позавидуешь физикам-материаловедам, ведь все в их работе упирается в атом.
Феноменологическое видение атома, то есть понимание на уровне сведений о проявлениях "черного ящика" без осознания связи между этими проявлениями и внутренней структурой, исчерпывает себя, поскольку огромное количество физических процессов в веществе остается непонятным.
Структура частиц настолько тонка, что правила их поведения становятся очень разнообразными, - кажется, будто кто-то отдает им приказы.
Элементарные частицы имеют настолько сложную структуру, что "было бы весьма тяжело определить, чья структура сложнее - протона или молекулы ДНК.
" [Пригожин И., Стенгерс И. Время, хаос, квант. - М.: Прогресс, 1999. - С. 59] Готово ли человечество к мысли, что эти "примитивные" и "неделимые" атомы [А + Томос = "неделимый" (греч.)
] имеют более сложную структуру, чем структура наисложнейшего человеческого устройства или даже ДНК?
Все разнообразие материальных форм заложено (в значительной мере)
в трех элементарных компонентах, что означает тонкость/сложность их структуры.
Элементарные частицы - эти микрообъекты, - похоже, сам сами есть макрообъектами, относительно своих составляющих [Припоминается вопрос 4-х летнего ребенка "А есть ли микробы в микробов?".
Здесь в роли микробов - атомы]. Тем не менее, не следует представлять себе это простым масштабированием, - будто атомы по своей структуре есть обычной совокупностью "атомарных атомов", связанных обычным способом, или что-то подобное.
Три упомянутых элементарных частицы оказываются отнюдь не наиболее элементарными.
"Просвечивание" протонов и нейтронов сверхбыстрыми электронами (>1 ГэВ)
дает информацию об их внутренней структуре. Результатам недавних экспериментов обнаруживают, что протоны сам сами состоят из частиц - кварков, а держатся вместе кварки путем постоянного обмена еще меньшими частицами - глюонами.