Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

Структура материи в концепции теоретической и экспериментальной научной философии: монография

Век В. В.,

§ 5.2. Гипотеза фрактальности материи и единицы фрактала (Hypothesis of fractal nature of matter and fractal unit)

Насколько нам известно, на данный момент научная гипотеза о фрактальности материи и единицы фрактала не выдвинута. На сегодняшний день имеется ряд неакадемических исследований, которые выдвигают различные фрактальные теории (теории о бесконечной вложенности материи). В данных теориях (ниже мы приведем их краткий обзор) нет четкого единого мнения о единице фрактала. В них предлагаются различные единицы фрактала (от утверждения подобия между звездно-планетарными системами и атомами, до подобия между атомами и галактиками). Как известно, совокупность современных экспериментальных данных ставит под сомнение возможность существования в природе подобных фракталов. В отличие от данных теорий мы предлагаем выдвинуть на уровне научной гипотезы совершенно иную единицу фрактальности. Характеристику данной единице мы дадим ниже.

Кроме того, как известно, в научной философии возможность «свертывания» материи в какие-либо повторяемые самоподобные характеристики исключается, поскольку такое «свертывание» противоречит принципу развития материи.

В целях аргументации теоретической и практической возможности существования фрактальности материи и выдвижения научной гипотезы о фрактальности мира и ее единицы рассмотрим следующие вопросы.

1. Сущность гипотезы фрактальности материи и единицы фрактала.

2. Краткий обзор наиболее известных фрактальных теорий и их оценка.

3. Доказательства принципиальной возможности фрактальности мира.

4. Теоретическая и практическая значимость научной гипотезы о фрактальности материи.

5. Следствия, вытекающие из гипотезы о фрактальности материи.

1°. Сущность гипотезы фрактальности материи и единицы фрактала

Мы выдвигаем гипотезу, согласно которой глобальная иерархия природы структурирована в дискретные уровни и подуровни материи. Под уровнем или видом материи мы понимаем дискретную величину (единицу фрактала или какой-либо один космологический уровень), включающую различные формы (подуровни) материи.

В настоящий момент мы можем лишь предположить, что для каждого класса объектов (подуровней или форм материи) на том или ином масштабном подуровне есть аналогичный класс объектов в каждом другом космологическом уровне, что неизбежно приводит к подобию уровней материи. Однако мы не можем утверждать наличие в каждом космологическом уровне материи строго набора известных нам форм материи. Скорее всего, с учетом такого свойства материи как развитие, в каждом виде (уровне) материи существует свой набор форм материи при потенциальной возможности их развития.

С учетом изложенного на сегодняшний день мы можем выстроить лишь завершенную модель подуровней одного вида материи, в котором находимся. Условно будем называть такой вид материи Нашей материи.

Помимо Нашей материи мы предполагаем существование пограничных с Нашей материей видов. Материю, ближайшую к физической форме материи (следующую до нее), условно мы называем Субфотонной материей (§ 4.3). Субфотонная материя включается в физическую материю и является ее основой. Именно по признакам подобия уровней материя друг другу мы можем судить о структуре Субфотонной материи. Материю, следующую после космологического уровня Нашей материи условно мы называем Киберматерией (§ 4.5).

Аргументацию гипотезы фрактальности материи с учетом знаний научной философии и ее требований мы последовательно изложим в данном параграфе. На основании полученных результатов мы сделаем вывод, что фрактальность материи является свойством материи, таким же, как движение, пространство, время, отражение, развитие.

В качестве единицы фрактальности материи мы предложим величину, соразмерную со структурными компонентами фотона и скоплениями (сверхскоплениями) галактик.

2°. Краткий обзор наиболее известных фрактальных теорий и их оценка

Из истории философии известно, что с древних времен существовали две противоположные материалистические модели о структуре материи. Согласно первой модели, мир состоит из какой-либо более неделимой первоматерии (архе, первоначала, атомов, корпускул и т.п.). В соответствии со второй моделью, мир состоит из дискретных величин бесконечной малой дробности.

Со временем первая модель легла в основу натурфилософской и физической теории атомизма. У ее истоков стояли древнегреческие философы: Левкипп и его ученик Демокрит.

Вторая модель стала называться континуальной. В ее основе лежали идеи Анаксагора о бесконечной делимости вещества. В дальнейшем идея о бесконечной делимости материи развивалась в трудах Аристотеля, Декарта и Лейбницы, а также в немецкой классической философии Кантом и Ламбертом.

В свою очередь из континуальной модели стали формироваться идеи о бесконечной вложенности материи. Так, тот же Анаксагор, рассуждая о бесчисленном множестве бесконечно малых первичных материальных частичках (гомеомериях), утверждал, что в каждой частице, какой бы малой она ни была, «есть города, населенные людьми, обработанные поля, и светит свое Солнце, своя Луна и другие звезды, как у нас»[263].

Наличие аналогии между макро- и микрокосмосом признавалось в религиозно-философском учении – герметизме, зародившемся в эпоху эллинизма. В нем утверждалось, что «то, что находится внизу, аналогично тому, что находится наверху»[264].

К началу XX века многие учёные предполагали, что Вселенная устроена иерархически (подобно матрёшке): каждая материальная система входит в состав системы более высокого уровня. С ростом средств наблюдений и научно-техническим прогрессом появились возможности заметно развить данные представления.

Здесь мы не будем останавливаться на характеристике, изложенных в § 1.5. теорий Фурнье Д’Альба, Карла Шарлье, Бенуа Мандельброта, Хью Эверетта, М.А. Маркова, Роберта Олдершоу, Юн Пио Янга, Леонарда Пляшкевич, Мира Пляшкевич, Сергея Сухоноса, Сергея Федосина.

Параллельно фрактальным представлениям о структуре Вселенной (о которых мы упоминали в § 1.5), начиная с XX века формируется современная космология, опирающаяся на общую теорию относительности Эйнштейна. Как известно, первое космологическое исследование, Эйнштейн опубликовал в 1917 году под названием «Космологические соображения к общей теории относительности». В нем он ввёл 3 предположения:

1) Вселенная однородна;

2) изотропна;

3) стационарна.

Чтобы обеспечить последнее требование, Эйнштейн ввёл в уравнения гравитационного поля дополнительный «космологический член». Полученное им решение означало, что Вселенная имеет конечный объём (замкнута) и положительную кривизну. В 1922 году А.А. Фридман предложил нестационарное решение уравнения Эйнштейна, в котором изотропная Вселенная расширялась из начальной сингулярности. Подтверждением теории нестационарной вселенной стало открытие в 1929 году Э. Хабблом космологического красного смещения галактик. Таким образом, возникла общепринятая сейчас теория Большого взрыва и современная стандартная космологическая модель ΛCDM (читается «Лямбда-СиДиЭм»), в которой пространственно-плоская Вселенная заполнена, помимо обычной барионной материи, тёмной энергией (описываемой космологической постоянной Λ в уравнениях Эйнштейна) и холодной тёмной материей (англ. Cold Dark Matter – отсюда и аббревиатура – CDM). Согласно этой модели возраст Вселенной равен 13, 75 ± 0,11 миллиардов лет.

В современной науке выведен так называемый космологический принцип – основное положение космологии, согласно которому каждый наблюдатель в один и тот же момент времени, независимо от места и направления наблюдения обнаруживает во Вселенной одну и ту же картину. Это связано с представлениями Эйнштейна об однородности и изотропности Вселенной. Данный космологический принцип «запрещает» существование фрактальности Вселенной, поскольку любая фрактальность предполагает существование выделенного направления – направления к центру ближайшей системы более высокого уровня. Отсутствие выделенного направления в пространстве называется изотропией Вселенной. Отсутствие изотропии называется анизотропией.

По современным космологическим данным Вселенная однородна и в ней нет выделенных направлений. Об этом говорит, например, изотропия реликтового излучения. Кроме того, фоновое излучение в рентгеновском диапазоне, испускаемое удалёнными объектами типа квазаров, горячего межгалактического газа и т.д., также показывает высокую степень изотропии. Наконец, хотя близкие галактики концентрируются к плоскости Местного сверхскопления (а ещё более близкие –
к скоплению галактик в созвездии Девы), и являются неоднородными образованиями, в то же время распределение далёких галактик показывает очень высокую степень изотропии, однородность Вселенной в больших масштабах.

В то же время точный масштаб, на котором происходит переход от мелкомаштабной неоднородности к крупномасштабной однородности, пока окончательно не выяснен. Кроме того, в настоящее время стало появляться все больше фактов и интерпретаций, ставящих стандартную космологическую модель под сомнение.

Например, в 2006 году обнаружена так называемая «ось зла» – слабая необъяснённая анизотропия реликтового излучения[265]. B 2010 году антарктическая нейтринная обсерватория IceCube выявила глубокую анизотропию распределения источников космических лучей на небесной сфере[266]. Современные подсчёты галактик показывают неоднородность даже на масштабах свыше 400 млн св. лет[267]. Кроме того, известны галактики (Abell68c1 и Abell2219c1) с аномально высоким красным смещением, что может говорить об их ускоренном движении. К тому же в последнее время все больше появляется исследований звездных скоплений на предмет установления их возраста. При этом в ряде исследований получаются возраста для самых старых скоплений вплоть до 25 млрд. лет (т.е. почти в два раза старше возраста Вселенной)[268].

Подобные противоречия с космологическим принципом и стандартной космологической моделью, так или иначе, могут свидетельствовать в пользу снятия «запрета» о существовании фрактальности Вселенной.

3°. Доказательства принципиальной возможности фрактальности мира

Мы выдвигаем научную гипотезу, согласно которой фрактальность материи является свойством материи, таким же, как движение, пространство, время, отражение, развитие.

Как известно, современная научная философия отвергает идею бесконечной вложенности материи, поскольку подобная вложенность характеризуется признанием «дурной бесконечности», а не движения от простого к сложному, от низшего к высшему. Другими словами признание фрактальности материи вступает в противоречие с таким свойством материи, как развитие.

Современной научной (марксисткой) философией доказано существование такого свойства материи, как развитие, включающее в себя движение[269]. Выше (в § 1.1.3°) мы указывали, что с позиции современной (марксистской) философии само понятие «развитие» делает невозможным существование фрактальной структуры Вселенной (например, вложенности друг в друга Метагалактик), поскольку до физических форм материи, могут находиться лишь более простые формы материи, тогда как физическая материя, характеризуется большим многообразием содержания и большей сложностью (по сравнению с субфизическими формами материи).

Признание идеи бесконечной вложенности материи на первый взгляд предполагает отрицание движения от простого к сложному, т.е. отрицание идеи развития.

На наш взгляд, такой вывод вытекает из-за отсутствия представлений о структурировании материи. Для выхода из сложившейся ситуации мы предлагаем введение новой гипотезы об уровнях и подуровнях материи. Данная гипотеза, с одной стороны, расширяет наши представления о материи как таковой. С другой – решает проблему развития материи при ее фрактальной структуре.

Сущность гипотезы об уровнях и подуровнях материи

Мы предполагаем, что материя по своей структуре не ограничивается только наблюдаемыми нами сегодня 4-мя формами материи. Материя представляет собой сложную систему уровней (видов материи) и подуровней (форм материи). При этом в каждом уровне (виде материи) возможно развитие тех или иных форм материи, переход низших форм материи в высшие. При этом выявленные научной философией соотношения высших и низших форм материи не нарушаются, а, следовательно, не нарушаются и принципы развития материи.

Таким образом, выделение уровней и подуровней материи снимает ограничение возможности фрактального существования Вселенной.

Аргументация гипотезы

В соответствии с нашей гипотезой, наблюдаемое развитие в рамках переходов одной формы материи в другую непосредственно связано с развитием видов или уровней материй. Мы выделяем виды материи по критерию фундаментальности их субстанционной составляющей (космологические уровни материи).

Выше мы указывали на существование двух полярных материалистических точек зрения на природу материи:

1) ее бесконечной дискретной делимости;

2) ее делимости до определенных пределов.

Мы придерживаемся первой точки зрения. Материя бесконечно делима, но эта делимость имеет дискретную прерывную величину, т.е. в какой-то момент материя приобретает более не делимый вид, за которым скрывается качественно другой вид материи. В нем могут существовать такие же формы материи, как и в Нашей материи, но действуют совершенно иные силы (не электромагнитной природы), существуют иные коэффициенты масс, энергии, заряды и т.п. (Для отличия форм (подуровней) материи от видов (уровней) материи будем указывать виды материи с прописной буквы).

Таким образом, можно предположить, что помимо Нашей материи, в которой присутствуют известные нам формы материи, существуют и другие виды (уровни) материи, имеющие совершенно иные фундаментальные составляющие.

Ответим на вопрос, что является фундаментальной основой нашей материи?

Можно предположить, что данной основой являются молекулы, атомы или субатомные частицы. Среди них следует в первую очередь обратить внимание на стабильные элементарные частицы (электрон, протон, фотон).

В соответствии с современными представлениями основу нашей материи или ее первокирпичиками являются лептоны и кварки. Однако довольно странные и гипотетичные свойства кварков наталкивают нас на мысль, что основой Нашей материи являются стабильные элементарные частицы (электрон, протон, фотон). Их составляющие относятся к не Нашей (Субфотонной) материи.

Отсюда можно предположить, что дофизическая форма материи может быть не только самостоятельной формой материей, следующей до физической материи, но и быть переходной границей между Нашей материей и Субфотонной материей. В этом случае субфотонная форма материи может быть комплексной формой материи для Субфотонной материи, точно также как наблюдаемые нами галактики в Нашей материи являются комплексной формой материи.

Вполне возможно, что в Субфотонной материи присутствуют такие же фундаментальные составляющие, как и в Нашей материи. Это могут быть галактики, звезды, планеты, вещество, молекулы, атомы, элементарные частицы.

На основе вышеизложенного, мы делаем вывод, что «сворачиваемость» материи на определенном дискретном уровне макро- и микробесконечности является свойством материи.

Если предположить, что такого свойства в природе не существует, т.е. галактики или микрогалактики не могут образовывать более крупные структуры, являющиеся фундаментальной основой следующего в порядке возрастания вида материи, то в этом случае мы неизбежно исключаем и существование такого доказанного научной философией свойства материи, как развитие. Дело в том, что развитие (приращение сложности, появление чего-либо нового) с неизбежной необходимостью требует существование не только теоретической и практической возможности перехода одной формы материи в другую, но и возможность «сворачиваемости» одних материальных систем в другие. Именно принципиальная возможность «сворачиваемости» материи придает свойству развития вполне объяснимый характер. Появление чего-либо нового есть вечный процесс видоизменения материи. При этом более мелкие структуры формируют более крупные, которые сохраняя в себе свойства мелких структур, порождают качество новой структуры.

Низшие формы материи и более мелкие структуры каких-либо видов (уровней) материи по сути дела являются звеньями одной цепочки развития. При этом какие-либо формы материи могут разрушаться до их составляющих и собираться заново. А какие-либо мелкие структуры каких-либо видов (уровней) материи могут, как успешно сворачиваться в новые образования, так и создавать неустойчивые структуры, которые с неизбежностью распадутся на их составляющие элементы. В качестве примеров данных процессов можно привести смоделированную нами картину субфотонной и физической формы материи, а также Субфотонной и Фотонной материи. Данная картина будет наглядно представлена в параграфе 6.3.

4°. Теоретическая и практическая значимость научной гипотезы о фрактальности материи

Необходимость выдвижения научной гипотезы о фрактальности материи и единицы фрактала диктуется теоретическими и практическим задачами, стоящими перед современной фундаментальной наукой.

В рамках решения теоретических задач гипотеза о фрактальности материи создает следующие перспективы.

– Установление фрактальности материи даст возможность создания наглядных моделей элементарных частиц.

– Определение единицы фрактала даст возможность решения различных квантовых парадоксов на уровне элементарных частиц, а также космологических загадок (установление причин кривых вращений галактик, ускоренного разбегания галактик и другие).

– Создание теоретической базы о фрактальности материи позволит обосновать возможность экспериментальной проверки данной гипотезы.

Обоснование возможности экспериментальной проверки гипотезы фрактальности материи позволит решить многие практические задачи. В этом направлении выделим следующие шаги.

– На наш взгляд, первым шагом к подтверждению гипотезы фрактальности материи станет экспериментальное обнаружение частиц субфотонной материи, которые заметно отличаются от свойств частиц физической (фотонной) материи. Одним из таких свойств является принципиальная возможность движения частиц субфотонной материи со сверхсветовыми скоростями.

– Экспериментальное установление субфотонного излучения откроет широкие перспективы в наблюдении за миром элементарных частиц и установлении его структуры.

– Созданные аппаратные средства на основе субфотонного излучения увеличат возможности наблюдения за другими галактическими и внегалактическими объектами. Создадут возможность смоделировать картину сворачиваемости наблюдаемой и ненаблюдаемой части Вселенной в фундаментальную единицу Макромира.

Выше мы отмечали, что экспериментальное обнаружение субфотоннной материи и использование ее возможностей открывают широкие перспективы для человеческой цивилизации. Начало освоение данной материи по сути дела будет означать наступление новой эрой. Такое событие можно сравнить с эрой космонавтики, которая началась с запуска первого искусственного спутника Земли (1957). Из истории космонавтики известно, что первоначальной целью государств было создание межконтинентальной баллистической ракеты. Однако постановка такой задачи требовала колоссальных финансовых вложений и интеллектуальных ресурсов. Созданная для этого экономическая и научная база открывала возможности для запусков искусственных спутников и пилотируемых космических кораблей.

По аналогии с этими событиями, мы можем предположить, что для создания приборов, фиксирующих частицы субфотонной материи потребуется также создание целых государственных программ и концентрация усилий огромного количества ученых. Результатом этой работы может стать не только создание принципиально иной инструментальной базы для наблюдения за макро и микромиром, но и качественно иного вида связи, транспорта, бытовой техники. Но самое главное, что открывают подобные исследования – это принципиальная возможность создания искусственного интеллекта. В главе 7 мы отметим, что согласно нашей гипотезы, в основе механизмов психики помимо физиологических, биохимических, физических процессов участвуют также и субфизические (субфотонные) взаимодействия. Изучение механизма работы субфотонных взаимодействий является прямым путем к созданию искусственного интеллекта, с чего по данным футурологии (как мы указывали в § 4.4.2°) наступит новая эра в человеческой истории – эра технологической сингулярности или, в соответствии с нашей концепцией, – эра киберматерии.

5°. Следствия, вытекающие из гипотезы о фрактальности материи

Гипотеза о фрактальности материи открывает широкие перспективы в уточнении (или даже пересмотре) ряда фундаментальных положений физики элементарных частиц, космологии, научной философии, о чем мы поговорим в следующей главе (6).

Вывод

В данном параграфе мы обосновали необходимость введения в науку гипотезы фрактальности материи и единицы фрактала. Впервые была введена единица фрактала – величина, соразмерная со структурными компонентами фотона и скоплениями (сверхскоплениями) галактик.