От DZKAR Ответить на сообщение
К Архив
Дата 24.10.2007 11:41:01 Найти в дереве
Рубрики Прочее; Версия для печати

Re: [2Pout] Венециано. Миф о начале времен


>в прошлую субботу в Физтехе состоялась встреча нескольких участников
>форума с Ю.И.Семеновым. Разговор был долгим и многоплановым,
>видимо,организаторы встречи подготовят свои материалы о нем.
> В частности, Семенов обратил внимание на эту статью. Она содержит
>концепцию, опровергающую общепринятую в космологии точку зрения на
>"Большой взрыв" как на начало существования Вселенной
>
>
>полностью материал с помогающими восприятию картинками - на сайте
>
>sciam.ru
>-----
>
>август 2004 ? 8 "В МИРЕ НАУКИ"
>Космология
>
>МИФ О НАЧАЛЕ ВРЕМЕН
>Габриель Венециано
>------------------------------------
>Согласно теории струн, Большой взрыв был не началом образования
>Вселенной, а лишь следствием ее предыдущего состояния.
>------------------------------------
etc...

Но можно и так объяснить:

ИНФОРМАЦИЯ И МАТЕРИЯ


Аннотация

Рассмотрена проблема отношения категорий в системе “информация - материя“. Показано, что есть основания для предположения о том, что информация есть максимально общее и фундаментальное понятие, в то время как вещество (энергия) и излучение есть “проявление” (реализация) информации.


1. Введение


Весьма интересен факт, что дискуссия – “а что же такое информация?” в естественно -научной, технической и философской литературе в самых разных направлениях ведется уже многие годы без выхода на какой-нибудь согласованный результат. (Р. Абдеев, /1/) - “…В зависимости от области знания, в которой проводилось исследование, информация получила множество определений: информация - это обозначение содержания, полученного от внешнего мира в процессе приспособления к нему (Винер); информация - отрицание энтропии (Бриллюэн); информация - коммуникация и связь, в процессе которой устраняется неопределенность (Шеннон); информация - передача разнообразия (Эшби); информация - оригинальность, новизна; информация - мера сложности структур (Моль); информация - вероятность выбора (Яглом); и т.д. Каждое из этих определений раскрывает ту или иную грань (аспект) этого многозначного понятия.”

Не вдаваясь в подробный анализ дискуссии, отметим лишь, что ее продуктивность оказалась весьма невелика, о чем свидетельствует, например, количество определений информации, приводимой различными авторами в своих публикациях. К примеру, в /2/ Д.С. Чернавский приводит не менее 20 различных определений. Остановимся на нескольких из определений (подробнее ссылки см. в т.ч. /2/), которые наиболее различны по смыслу:

1. (Философский словарь) "Информация (от лат. informatio - ознакомление, разъяснение, представление, понятие) 1) сообщение, осведомление о положении дел, сведения о чем-либо, передаваемые людьми; 2) уменьшаемая, снимаемая неопределенность в результате получения сообщений; 3) сообщение, неразрывно связанное с управлением, сигналы в единстве синтаксических, семантических и прагматических характеристик; 4) передача, отражение разнообразия в любых объектах и процессах (неживой и живой природы)";

2. "Информация означает порядок, коммуникация есть создание порядка из беспорядка или по крайней мере увеличение степени той упорядоченности, которая существовала до получения сообщения";

3. “Информация есть проявление свойства объектов живой природы отражать в форме психических ощущений движение объектов окружающего мира”;

4. “Информация...- одно из свойств предметов, явлений, процессов объективной действительности, созданных человеком управляющих машин, заключающееся в способности воспринимать внутреннее состояние и воздействие окружающей среды и сохранять определенное время результаты его; передавать сведения о внутреннем состоянии и накопленные данные другим предметам, явлениям и процессам ”;

5. “Информация - это философская категория, рассматриваемая наряду с такими, как пространство, время, материя. В самом общем виде информацию можно представить как сообщение, т.е. форму связи между источником, передающим сообщение и приемником, его принимающим”,

6. “Информация, как и материя, существовала и существует всегда…
Информация – неотъемлемый атрибут материи и движения, реализующий этот способ существования материи, являя меру изменений, которыми сопровождаются все протекающие в мире процессы” ”;

7. (К. Вейцзеккер, 1959 г. цит. по /3/, стр.39.) “Теперь начинают привыкать к тому, что информацию необходимо рассматривать как нечто третье, отличное от материи и сознания… Это Платоновская идея, Аристотелевская форма, так облеченная, что человек ХХ века предполагает узнать нечто новое из нее”;

8. "Information is information, not matter or energy. No materialism which does not admit this can survive at the present day." (Информация есть информация, а не материя и не энергия. Тот материализм, который не признает этого, не может быть жизнеспособным в настоящее время. /4/);

9.“Феномен информации есть многостадийный, необратимый процесс становления структуры в открытой неравновесной системе, начинающийся со случайного запомненного выбора, который эта система делает, переходя от хаоса к порядку, и завершающийся целенаправленным действием согласно алгоритму или программе, отвечающим семантике выбора.” /5/; и, наконец, –

10. “…Если вы заинтересуетесь вопросом, что такое информация, и найдете соответствующее определение информации в какой-либо из книг (что, вообще говоря, трудно сделать, так как авторы их избегают давать такое определение), то можно с большой уверенностью утверждать, что другие авторы будут с ним не согласны. “ /6/.


Уже из приведенного выше видно, что автор /6/ вроде бы имел основания для явно выраженного пессимизма. Однако, как будет показано далее, на самом деле проблема определения понятия “Информация” вполне решаема в общем виде. Но реализации Информации действительно бесконечно- вариантны, в то время как смысловая емкость ее так же бесконечна.

Для дальнейшего приведем здесь некоторые свойства Информации, которым почему-то в научной литературе не уделено должного внимания, в то время как эти свойства весьма ярко отражают ее уникальность в сравнении с любыми другими объектами, как Материального, так и “Не- Материального” (т.е. Сознания) Миров. В данном абзаце уже введено слово “Информация” как некое понятие/ феномен, в то время как слово “информация” далее в тексте применяется в соответствии с определением 1, т.е. “…1) сообщение, осведомление о положении дел, сведения о чем-либо, передаваемые людьми; 2) уменьшаемая, снимаемая неопределенность ….” и т.п.


Свойство 1: Информация неуничтожима. В самом деле, утверждение “информация уничтожена ” ложно, поскольку само является информацией.

Свойство 2 (скорее следствие из свойства 1): Информация может существовать без носителя. Это действительно так, например, в отсутствие носителя информации в данном месте существует информация в виде истинного утверждения “в данном месте носитель информации отсутствует”. Более того, по меньшей мере: (i) - в данном утверждении содержится вся информация обо всех возможных носителях, (ii) - содержится вся информация обо всей возможной информации, которая могла бы содержаться на этих носителях, и - (iii) информация, содержащаяся в данном утверждении, содержится во всех (?- в случае бесконечной скорости распространения. В случае конечной скорости – не во всех, об этом подробнее ниже) местах (по крайней мере) того, что мы называем материальным Миром (Вселенной). Список свойств Информации можно было бы продолжать, и не исключено, что список оказался бы бесконечным, однако это не является основной темой данной работы. Они приведены лишь для того, чтобы, как уже указывалось выше, показать уникальность феномена Информации, и как мы считаем, в этом качестве они уже в достаточной степени убедительны.


2. К определению понятия “Информация”

При анализе приведенных выше определений понятия “Информация” оказывается, что, несмотря на различия, общим для них является то, что об информации всегда говорится в содержательной (правой) части определения. Информация - это “сообщение”, “данные”, (Платоновская) “идея”, “сведения” и т.п. (Вообще – информация всегда содержится в правой части определения любого понятия.) Уже безуспешность многолетнего “эксперимента” с попытками определить понятие “Информация” через то-то более общее говорит о том, что почти наверное это понятие является максимально общим и поэтому Информация может быть определена только через саму себя и/ или (но очевидно не полностью) – через свои свойства. Но при этом, как показывает опыт, некоторая ограниченная информация может быть представлена в виде утверждений какого- то языка. Хотя и с ограничением - при условии, что набор правил (операций) и алфавит языка конечны, в языке невозможно построение полной системы понятий - “в любом языке всегда найдется истинное утверждение недоказуемое в этом языке” /7/.

Тем не менее, несмотря на свою уникальность, фундаментальность и, мягко говоря, – необычность, можно указать наиболее общее свойство Информации: - информация появляется только в случае, если на некотором множестве элементов определены как минимум две логические операции: “тождественно равно” и “тождественно не равно”, т.е. когда существует альтернатива или “бит информации”. Кроме того, отметим очевидное - несмотря на уникальность и фундаментальность Информации в для ограниченных систем возможно построение языка, который вполне адекватно отражает свойства системы, ее связи/ взаимодействия и т.п., хотя и в конечных, но в весьма широких пределах – есть пример той же арифметики, для которой была доказана первая теорема о неполноте - она вполне продуктивно применима. В случае появления “недоказуемого утверждения” в язык вводится очередное понятие, модифицируется синтаксис и семантика и приложения языка расширяются. Развитие языка бесконечно, однако, что очень важно в данном случае, в физике (включая математические методы) до настоящего времени не появлялись проблемы, связанные с неполнотой математики. Что, вообще говоря, может свидетельствовать и о том, что изучаемый физикой материальный мир конечен (или о том, что, даже при условии конечности Мира, многое еще впереди…).


Представим вышесказанное в виде перечня наиболее важных свойств Информации:


(1) Информация есть максимально общее фундаментальное понятие, – поэтому может быть определена только через саму себя (или, – безусловно, не полностью – через набор ее свойств).

(2) Информация неуничтожима и может существовать без “носителя информации”. А так как носитель все-таки нужен, то единственно возможным есть вариант, когда сама информация является носителем информации.

Впрочем (1) и (2) – то, что Информация определяется через саму себя и то, что она есть носитель самой себя, – в сущности, есть одно и то же.

Отметим, также еще одно важное свойство Информации – в ней возможно истинное (это не совсем так, но поправка ниже) утверждение “нет ничего”. Если попытаться проанализировать это утверждение, то оказывается, что данное утверждение содержит в неявном виде всю информацию и обо всем в виде утверждений “нет объекта/ события/ процесса Х”. Например, (до появления данной статьи) - в утверждении “нет статьи “Информация и Материя” были все данные о ней, включая данные о том, что статья будет набрана на таком-то ПК, таким-то шрифтом и такими-то авторами. Т.е. утверждение “нет ничего” есть некий “логический нуль”, являющийся аналогом нуля в математике, который, в свою очередь, в известном смысле “содержит в себе” всю числовую комплексную плоскость, даже если действительная и мнимая оси плоскости непрерывны.

Теперь поправка: на самом деле утверждение “нет ничего” некорректно, т.к. существует хотя бы информация о том, что нет ничего. Таким образом, истинное утверждение на самом деле есть бесконечный циклический ряд: “нет ничего кроме информации о том, что нет ничего кроме информации о том…”. Возможно, что образование логических циклических последовательностей есть также одним из важнейших свойств Информации.

Отметим, также, что в утверждении “нет ничего…” содержалась и вся /любая возможная ложная информация, т.е. информация, которая в данной конкретной и конечной системе логически противоречива.


Целью данной статьи есть рассмотрение связи Материя – Информация. Поскольку в определении понятия Материи уже довольно долго нет консенсуса, соответственно возможны неопределенности в понимании. Чтобы сузить возможные спекуляции примем во внимание, что, как следует из самых разных физических экспериментов, при взаимодействии физических объектов происходит обмен (взаимодействие можно описать) только с применением истинной информации Ложную информацию могут создавать/ воспринимать только т.н. “живые” объекты. Соответственно (без потери в общности для физических приложений) далее в контексте данной статьи к материальным (которые вместе со своими связями образуют Материю) объектам относятся только “неживые” объекты.


3. Информация и проблема образования/ существования Материального Мира


Возможны два варианта для существующего нашего материального мира (Вселенной)
(i) – он существует без начала во времени и, возможно, без конца во времени, и

(ii) - он существует конечное время (и, возможно, без конца во времени).
Выбор вариантов – вопрос веры, т.к. (по крайней мере - сегодня) нет данных, которые могли бы свидетельствовать об истинности (i) или (ii) . Однако в случае варианта (ii) следует, что до возникновения материального мира:

(а) - существовала истинная информация, в виде циклически бесконечного (но состоящего из конечного набора понятий!) “До- Начального” утверждения (ДНУ) уже приведенного выше: “Нет ничего кроме информации о том, что нет ничего…” ;

(b) – ничего другого не существовало; и:

(с) Как уже указывалось ранее, информация в ДНУ бесконечна. Несмотря на то, что информация в ДНУ была представлена в неявном виде, она содержала всю информацию обо всех возможных состояниях любых возможных (по крайней мере, не бесконечных) систем, объектах и т.п., включая любые возможные варианты их эволюции, и ее было более чем достаточно для построения и развития во времени не только нашего Мира, но, возможно еще и многих других Миров.


Строгим логическим следствием для варианта (ii) из (а), (b) и (с) есть утверждения:

(d) - материальный мир образовался из информации, содержащейся в ДНУ; и

(е) - т.к. материальный мир образовался из информации, то он и сейчас является системой из каких-то (в т.ч. - упорядоченных) информационных структур (ИС).

Отметим, что и для случая истинности варианта (i) утверждение о том, что материальный мир является системой из каких-то (в т.ч. - упорядоченных) информационных структур логически не запрещено.


Любое понятие в любом языке является понятием только в каком-то отношении с другими понятиями. Т.е. любое понятие неявно содержит всю информацию и обо всем во всей возможной информации (в т.ч. в Мире и вне его) в виде утверждения “Не Я”, образуя бит информации: “Я”/“Не Я”.

ДНУ вместе с его отрицанием “что-то есть, а также есть информация о том, что что-то есть…” образовывало “До-Начальный” бит информации.


Итак, есть все основания считать, что если наш Мир (Вселенная) имеет начало, то он образовался из информации и, соответственно, существует и сегодня в виде системы из неких взаимодействующих информационных структур, т.е. Мир есть некое подобие компьютера.

Человек не наблюдает эти структуры непосредственно и читает не “исходную информацию” (аналогично он, например, не наблюдает переключения логических элементов в ПК, а видит картинки на мониторе), а видит (регистрирует приборами) результат работы “программных оболочек”, разработанных Природой, что-то вроде – непосредственно человек общается с внешним Миром через “Windows”, применяя законы общей физики – на языке Fortran, применяя законы квантовой механики (далее - КМ) и математики – на языке ассемблера, и т.п. Целью (и не исключено – что в обозримом будущем и результатом) вводимой здесь “информационной” концепции является дальнейшая детализация представлений о формах проявления Информации в материальном мире.

В данном случае (в данной статье) не рассматривается приложения теории информации как меры негаэнтропии физической системы (“теория информации” К. Шеннона - Бриллюэна), поскольку в основе Мира лежат детерминированные процессы и законы их определяющие. Так Мир существует, эволюционирует и познается. Поэтому при применении информационной концепции важны те свойства информации, которые исследуются, в первую очередь, в теории множеств – в теории языков, а конкретнее (по крайней мере - на начальных стадиях развития подхода) – в теориях кибернетических (алгоритмических) языков.

Информация в Мире проявляется (реализуется) как усложнение физических систем в процессах взаимодействий простейших ИС – элементарных частиц. На данном этапе в качестве рабочей гипотезы примем, что простейшие ИС в Мире состоят из неких фундаментальных логических элементов (ФЛЭ) информации - аналогов логических элементов в компьютере, которые, в свою очередь, также являются некими структурами из понятий, объединенных устойчивыми логическими связями.

Такая гипотеза не нова – предположения о том, что Мир есть компьютер, появились практически сразу после начала широкого применения компьютеров, т.е. еще в 50-60 гг. прошлого века /8/, /9/. Однако до настоящего времени проблемы “создания” и “управления” т.н. “the Ultimate Computer” так и не были разрешены. Например, в /9/ встречаем такое утверждение: “As to where the Ultimate Computer is, we can give an equally precise answer; it is not in the universe -- it is in an other place.” (Что касается вопроса – где находится Вселенский компьютер – мы можем дать точный ответ; он не находится во Вселенной – он находится в каком-то other (другом) месте). Аналогично в указанных работах нет практически никаких предположений о том, что из чего же собственно состоят логические элементы Ultimate Computer. В то же время, в данных работах была рассмотрена важнейшая для существования Ultimate Computer проблема - проблема создания и работы “инерционных” компьютеров, т.е. работающих без диссипации (соответственно - без затраты) энергии при преобразовании информации в них и было показано, что такие компьютеры в принципе возможны.


4. Некоторые следствия


4.1. Становится более ясной проблема образования материального мира. На сегодняшний день получено уже немало данных наблюдений, объяснение которых наиболее логично при принятии гипотезы об образовании Мира в результате т.н. “Big Bang”, в некоторой точке с “энергетической сингулярностью”. Основная проблема Big Bang- гипотезы – дефицит начальной энергии в пределах 1085-1090 МэВ – в предлагаемой информационной концепции снимается, т.к. логическая сингулярность ДНУ бесконечна и истинной информации в ДНУ более чем достаточно для образования Мира.

4.2. Становится понятным один из фундаментальных постулатов квантовой механики - постулат о тождественности элементарных частиц, который определенно противоречит другому постулату КМ - о принципиальной стохастичности физических процессов в Мире. На сегодняшний день известно, что только в одном случае можно обеспечить тождественность чего-то, а именно - только тождественность информации. При этом любая информационная структура может быть воспроизведена тождественно неограниченное число раз. Примерами информационных клонов и являются элементарные частицы.

4.3. Становится понятным поразительная адекватность языков математики, физики, других наук, при описании процессов в Мире.

4.4. Пространство – Время. Из имеющегося опыта следует, что информация может существовать в двух видах – фиксированная (пример – констатация / описание некоторого факта; листинг компьютерной программы) и динамическая (пример – обработка данных на компьютере; непрерывные изменения в наблюдаемых физических системах). Из логического вывода о неуничтожимости Информации следует, что при изменении физических систем в Мире и, соответственно, Мира в целом, следующий “кадр информации” не может “затереть” предыдущий кадр. Смена “кадров” информации проявляется для наблюдателя как Время. Из предыдущего следует, что:

- Время дискретно, и

- направлено в одну сторону.

Различные информационные структуры в Мире должны состоять из различных ФЛЭ, т.к. различные ИС информационно разделены. Информационное разделение проявляется для наблюдателя как “пространственное”. Кроме того, для наблюдаемых взаимодействий различных ИС – например – гравитационного, если не необходимо, то по крайней мере достаточно, чтобы между различными ИС также находились некоторые (возможно отличные от ФЛЭ, составляющих ИС) ФЛЭ для передачи информационных посылок между системами, т.е. для реализации взаимодействий. Совокупность ФЛЭ ИС и ФЛЭ между ними есть Пространство. Очевидно, что Пространство, как совокупность ФЛЭ, дискретно.

То, что концепция Пространственно – временного континуума содержит непреодолимые логические противоречия, стало понятно еще 2500 лет тому назад, когда Зенон сформулировал свои апории. В настоящее время к тому же выводу пришла и физика, столкнувшись с различного рода расходимостями при попытках создания теорий полевых взаимодействий.

Ввиду случайности взаимодействий между элементарными ИС и малых размеров ФЛЭ, образующих эти структуры, Пространство и Время наблюдаются (пока) как однородные.


Применение информационной концепции с одной стороны – не вступает в противоречие с современной физической теорией, с другой – создает возможность вполне правдоподобной интерпретации некоторых положений теории, которые до настоящего времени вводятся в большинстве случаев весьма формально или вообще не имеют какого-нибудь вразумительного обоснования. Некоторые примеры (проблема дефицита энергии “Big Bang” гипотезы, проблема тождественности элементарных частиц) уже приведены выше.


5.1. “Проявление” (реализация) Информации в материальном мире


Как уже указывалось ранее, информационный подход предполагает, что все в Мире есть преобразования и взаимодействия ИС, в т.ч. – информационными структурами являются и элементарные частицы. Для всех ИС в Мире, включая, естественно, и частицы, общим является то, что результатом взаимодействий между ними является изменение энергетических состояний частицы (системы частиц) или изменение параметров движения в пространстве; при этом верны Законы сохранения энергии, импульса и момента импульса. Энергия системы частиц при взаимодействиях изменяется дискретно, квантами, кратными hn , где n - частота, характерная для данного изменения; h - постоянная Планка. Т.е. - частицы и системы из них есть некие информационные токи во времени, в которых постоянная Планка есть некий фундаментальный параметр дискретности. При свободном движении частицы в пространстве, ее координата изменяется случайно, хотя и (в определенном смысле) периодически, в соответствии с формулой Де- Бройля , где l - длина волны частицы, p – ее импульс. Таким образом, постоянная Планка является, также, неким фундаментальным параметром дискретности движения в пространстве. Третьим фундаментальным общим параметром является момент импульса. Как хорошо известно из квантовой механики, изменение момента импульса также кратно h: , l - целое число.

Итак, мы можем построить два варианта информационных токов (ИТ) - временного и пространственного, и один вариант фиксированной информации используя только фундаментальные всеобщие параметры физических систем и постоянную Планка.


5.3. Системы отсчета.


Есть старый почти анекдот: летят два электрона по трубе SLAСа. Один говорит другому – “и где они взяли столько энергии, чтобы разогнать эту трубу до такой скорости?”. Т.е. даже инерциальные системы отсчета в конечном Мире неэквивалентны, как минимум - с точки зрения фактической реализации системы. С другой стороны – ранее было введено представление о том, что пространство заполнено какими-то ФЛЭ для передачи информации (взаимодействий) между частицами. Как возможный вариант можно указать в этом случае представление пространства в виде “spin net-work” Р. Пенроуза. Т.е. вводится некий “эфир” и, соответственно, уникальная система отсчета. Несмотря на кажущуюся крамолу такого предположения, такая система, если оставаться в пределах Big Bang (правильнее - Big Logical Bang (BLB))- гипотезы, должна быть – это система центра масс во Вселенной, в которой минимальна суммарная энергия (временной информационный ток) для всех частиц и излучения. Добавим, что суммарный момент количества движения во Вселенной не может быть равен нулю (и сохраняется с момента образования Вселенной), т.е. во Вселенной существует, также, выделенная ось (например, – по условию минимума/ максимума суммарного момента), относительно которой возможно определение некоего угла поворота.


5.4 Элементарные частицы как информационные структуры материального мира.


При изменении ИТ частицы она всегда взаимодействует с фоновыми (пространственными) ФЛЭ, которые, в свою очередь, взаимодействуют с фоновыми ФЛЭ следующего “слоя”, и т.д. Очевидно, что плотность потока “откликов” фоновых ФЛЭ изменяется как , и, при достижении потоком другой частицы, происходит некое универсальное (не зависящее от свойств конкретной частицы) взаимодействие, которое, весьма вероятно, поскольку другие известные взаимодействия не универсальны, и есть гравитационное.

Добавим, также, что каждая фундаментальная частица имеет собственное Время, определяемое ее временным током. Скорость изменения Времени системы частиц определяется минимальным временным интервалом, за который изменяется Время какой-то из ее составляющей. Время системы всегда изменяется, хотя бы вследствие универсального (и всегда существующего!) взаимодействия между ее компонентами – гравитационного. Соответственно, изменение Времени для компонент определяется скоростью распространения взаимодействий в пространстве. Вполне возможно, что эта скорость для гравитационного взаимодействия равна скорости света.

Известно, что преобразование информации в физических (компьютер) и биологических системах требует весьма значительных энергетических затрат. Если Ultimate Computer работает так же, как, например, ПК, даже при очень большом Big Bang в конечном итоге он должен остановиться, включая остановку ИТ элементарных частиц. Однако, по крайней мере некоторые, частицы стабильны во времени – время жизни, например, протона превышает 1020 лет. Как об этом уже говорилось выше, в работах E. Fredkin, Т. Toffoli., N. H. Margolus (см., например, /9/), еще в 70- 80 годы была показана возможность работы компьютера без диссипации энергии и предложены некоторые варианты логических элементов для построения такого компьютера. Одним из важнейших условий, при котором реализуется возможность “инерционного” компьютера является обратимость его логических элементов. Т.е. компьютер может работать как в прямом, так и в обратном порядке следования команд во времени. Возвращаясь к проблеме построения ИС (по крайней мере, стабильных) элементарных частиц, разумно предположить, что они являются некими циклическими структурами (стабильность физических параметров) из ФЛЭ с весьма коротким (поскольку циклы частиц пока не наблюдались, за исключением цикла фотона) временем цикла, а ФЛЭ, в свою очередь, являются обратимыми логическими элементами. И если частицы – это информационные токи с прямым порядком следования команд, то античастицы - с обратным. При этом античастица как бы живет в отрицательном времени, как это было предложено П. Дираком еще в первой половине прошлого века. Возможность существования античастиц тогда в принципе следует из существования частиц. Экспериментальное обнаружение античастиц практически для всех (за исключением некоторых обменных) частиц свидетельствует о том, что существование ИС с обратным порядком не только возможно, но и (по каким – то причинам) необходимо в этом Мире.


Вполне очевидно, что любой алгоритм имеет начало и конец (который для циклического алгоритма обычно является и началом). Наиболее вероятным кандидатом для “начала” в частицах есть фиксированная информация (ФЛЭ в устойчивом состоянии) - спин частицы. При этом спин (момент импульса) 1/2 старт-стопового ФЛЭ есть минимально возможная фиксированная информация в “полбита”, в то время как “нормальный” ФЛЭ имеет (не менее чем) два состояния, т.е. образует (как минимум) бит информации.


Вполне естественно считать, что стартовый ФЛЭ фундаментального цикла минимален, т.е. – “пол битовый”. В определенном смысле это подтверждается экспериментально - все фундаментальные элементарные частицы являются фермионами. Единственное исключение – обменные частицы, а именно – фотон и глюон. Однако, как представляется (см. ниже), что и они, в определенном смысле, исключением не являются.

Для отдельных фундаментальных частиц, имеющих античастицу, количество команд не может быть менее трех – в случае двух команд возможен только цикл туда и обратно в одном алгоритме. Соответственно двух командными (соответственно - простейшими) частицами могут быть только частицы, не имеющие античастицу, точнее – частицы, в которых “частица” и “античастица” интегрированы в одну ИС. Для обращения цикла туда/ обратно необходим, как уже говорилось, дополнительный старт/стоповый бит, т.е. – двух командный алгоритм должен иметь спин 1. Наиболее вероятным кандидатом в данном случае является фотон. Тогда глюон, похоже, есть трех шаговый (три “цвета” глюона) интегрированный обратимый алгоритм. При этом глюон взаимодействует с соответствующим кварком в определенном состоянии [шаг, направление цикла]. Т.е., хотя в Стандартной Модели пока устанавливается существование 8 типов (цветов) глюонов, на самом деле он все-таки один. Отметим, также, что, вообще говоря, необходимое (и даже более восьми) число комбинаций можно логически организовать и при двух шаговом алгоритме, однако случай трех шагового алгоритма (по крайней мере, пока) выглядит симметричнее.


5.5. Элементарные частицы и обменные взаимодействия.


Как сегодня принято считать (существует экспериментальное подтверждение), элементарные частицы разделяются на фундаментальные и производные (состоящие из фундаментальных). В свою очередь фундаментальные частицы включают кварки и лептоны. Кроме того, существуют т.н. “обменные” частицы, т.е. частицы, при посредстве которых происходят взаимодействия между частицами – фотон, глюон, мезоны (при сильном взаимодействии).


Логическим продолжением информационной модели частиц является информационная модель взаимодействия частиц. Сегодня известны 4 типа взаимодействия – гравитационное, слабое, электромагнитное (ЭМ), сильное. При этом сильное, ЭМ и слабое взаимодействия в относительно холодной материи (температура до нескольких десятков ГэВ) отличаются по силе на два – три порядка (последовательно в меньшую сторону). Гравитационное намного слабее, например, для протона разница составляет более 36 порядков. Для ЭМ и сильного взаимодействия экспериментально обнаружены фундаментальные обменные частицы – фотон для ЭМ; глюон для сильного взаимодействия. Сильное взаимодействие реализуют и мезоны, в том случае если образуется система из нескольких сильно взаимодействующих частиц.

В предлагаемой модели обменная частица появляется естественным образом – это некий промежуточный алгоритм, задача которого синхронизировать и объединить (если это возможно) в какой-то части (на какое-то время) циклы взаимодействующих частиц при образовании системы частиц. Объединенный временной ИТ частиц после взаимодействия и есть потенциальная энергия взаимодействия частиц. В случае если объединение невозможно, происходит рассеяние частиц.

Отметим свойство, которое присутствуют у всех обменных частиц, независимо от типа взаимодействия – все обменные частицы являются бозонами и имеют спин 1. Как указывалось ранее, фундаментальным циклом является цикл со спином ½. Поэтому естественно предположить, что на самом деле все обменные частицы являются комбинацией ½- циклов; при чем один цикл – прямой, а другой – обратный во времени. В случае мезонов это определено экспериментально – мезоны есть комбинации “кварк+антикварк”. Фундаментальные обменные частицы –фотон и глюон - экспериментально пока не разделяются на составляющие, т.е. являются “истинными” бозонами, при этом оказывается, что истинные бозоны имеют массу покоя равную нулю. Отсюда следуют, по крайней мере, два вывода:

- все частицы с нецелым спином не являются комбинацией прямого и обратного цикла – в данной частице есть либо тот, либо другой (в случае античастицы). Соответственно частицы с спином ½ не могут иметь нулевой массы; в частности масса нейтрино больше нуля;

- волновые функции фотона и глюона должны иметь разложение на две компоненты со спином ½. При этом компоненты должны противоположно зависеть от времени - в чем- то схожие с волновой функцией мезона. Для фотона эти составляющие известны – электрическая и магнитная.


5.6. Обменные взаимодействия.


Итак, в меру холодной Вселенной существуют как минимум 4 типа взаимодействий между частицами – гравитационное, слабое, ЭМ, сильное. Отношение “сил” взаимодействия, например для протона, примерно выглядит примерно как 10-36:10-3:1:103 .

В рамках данной модели это можно объяснить следующим образом – с учетом того, что было сказано ранее:

(1) – гравитационное взаимодействие универсально и проявляется всегда как притяжение. При этом энергия связи равна количеству “переключений” ИТ частиц гравитационно взаимодействующих тел, которые (если время “переключения” не равно нулю – всегда!) случайно совпадают во времени. Отсюда, похоже, следует, что: с одной стороны - для реализации взаимодействия необходим весьма простой алгоритм – т.е. простой “гравитон”; с другой – такое взаимодействие будет весьма слабым.

(2) Введение обменного алгоритма кардинально увеличивает силу взаимодействия, при этом – чем сложнее обменная частица, тем сильнее взаимодействие, что и имеем в случае фотона и глюона; ЭМ и сильного взаимодействия. (Неким аналогом может быть известное повышение эффективности обработки информации в квантовых компьютерах при переходе с битовой на q-битовую логику).

Для гравитона можно предложить соответствующую модель несколько возможных экспериментов для проверки модели. Кроме того возможны и другие примеры применения информационной концепции в физике.


6. Заключение


Определенная ограниченность информационной концепции на данном этапе очевидна - нет ясности в проблеме образования ФЛЭ из Информации, предложена информационная модель только для кинематики частиц и гравитационного взаимодействия, и т.п. Но данное положение вполне естественно ввиду новизны подхода. Так же естественно, что, как и “традиционная” физика, информационная концепция начинается с рассмотрения максимально общих и потому максимально “простых” физических проблем – движения материальной точки и гравитации. Конкретизация и более детальная разработка концепции в отношении других взаимодействий, построения более сложных систем (атомов, молекул, тел и т.д.) еще предстоит.

Но уже сейчас можно с большой степенью уверенности утверждать, что Информация есть, в первую очередь, максимально фундаментальная категория, которая может быть представлена как некое бесконечное множество элементов, обладающее уникальными свойствами, в первую очередь – в нем каждый элемент содержит все остальные элементы, т.е. множество в целом. Для каждого элемента множества “Информация” во всех элементах (включая данный) существует информация обо всех вариантах историй его возможного развития/ преобразования в прошлом, настоящем и будущем. В нашем мире (в “объективной реальности”) в последовательных взаимодействиях элементов производится выбор вариантов их историй и информационная локализация элементов, с формированием “реализаций в данный момент времени”, “кадров” Информации, которые мы называем “объективная реальность”, “Материя” и “Сознание”. А так как, например, для Информации весьма характерны смысловые бифуркации, даже при перестановке знаков препинания, то и наблюдаемые материальные и общественные процессы не свободны от них…


Для физики (и математики!) можно, также, определить дальнейшее развитие информационной концепции на ближайшую перспективу. Вероятно, оно будет проходить по трем основным взаимосвязанным направлениям.


Одно из них - “взаимо- проникновение” традиционного и информационного представлений физической теории:

- построение релятивистской формулировки информационной концепции;

- прояснение природы электромагнитного взаимодействия и электрического (магнитного-?) заряда, в частности – получение двух- компонентного представления волновой функции фотона;

- информационная трактовка квантовой механики и теорий элементарных частиц.


Второе направление будет в рамках развития схем логических элементов и создания модельных циклов. Необходим дальнейший поиск как обратимых схем в дополнение к логическим элементам Тоффоли-Фредкина, так и фиксированных “полбитовых” старт- стоповых элементов, которые позволяли бы создавать модели ИТ частиц с учетом установленных физических ограничений. Одной из первых, как представляется, была бы “кибернетическая” модель фотона. Далее – построение модели взаимодействия зарядов с последующим созданием “кибернетической” модели атома водорода.


Третье направление – физические приложения теории множеств, в первую очередь – теории языков. Не исключено, что здесь возможны весьма интересные – как для физики, так и для “чистой” математики, результаты.






Перечень ссылок

1. Абдеев .Р.Ф. Философия информационной цивилизации.- М. ВЛАДОС 1994. – 336 С.

2.Чернавский Д.С., Синергетика и информация: Динамическая теория информации. - Рос. акад. наук. Физ. ин-т им. П.Н. Лебедева. - М.: Наука, 2001. – 244 С.

3. Янков М. Материя и информация. - М. 1979 –334 С.

4. Винер Н. Кибернетика, или управление и связь в животном и машине. – 2-е издание. – М.: Наука; Главная редакция изданий для зарубежных стран, 1983. – 344 С.

5. Мелик-Гайказян И.В. Информационные процессы и реальность.- М. Наука. 1998.- 192 С.

6. Петрушенко Л. А. Самодвижение материи в свете кибернетики. М., 1971- 236 С.

7. Успенский В.А. Теорема Геделя о неполноте. М. “Наука”. Главная редакция Физико-математической литературы, 1982. – с.112.

8. Zuse Konrad Calculating space (Rechnander Roum / Schriften zur Datenverarbeitung - Vol.1, Freidr. Wieveg & Sohn, Braunschweig, 1969, 74 pp.) ftp://ftp.idsia.ch/pub/juergen/zuserechnenderraum.pdf

9. Fredkin E. Digital Philosophy - http://www.digitalphilosophy.org/digital_philosophy/toc.htm