№ 1 [49]
00`00``01.01.2007 [Σ=1]
ЖУРНАЛ, ПОСВЯЩЕННЫЙ ФУНДАМЕНТАЛЬНОЙ НАУКЕ - «ОРГАНИЗМИКА»
Organizmica.org/.com/.net/.ru
НОВАЯ ФУНДАМЕНТАЛЬНАЯ НАУКА ОРГАНИЗМИКА

Физика

Разделы Организмики

Эволюция парадигмы физики

Валерий Филиппович Дмитриев, академик АФН, д.т.н., декабрь 2006 г.

Подписка на журнал «Organizmica» в каталогах:
«Роспечать» - 82846; «Пресса России» - 39245

История развития физики представляет сложный общественный процесс и в последние две тысячи лет происходит по следующим основным направлениям [1]:

1. Материя представляется в виде совокупности дискретных атомов или элементарных частиц (Демокрит, Резерфорд, Юкава и др.). Материя рассматривается при этом инертной, мерой инертности [2] является масса – субстанция плотная. Распределенная в пространстве масса (массовое поле или сплошная среда) не допускает нахождения в одной точке пространства разных массовых сред. Хотя явление диффузии и рассматривает проникновение одной массовой среды в другую, тем не менее, объясняется это явление на основе атомного строения как взаимное движение не проникающих друг в друга атомов.

2. Материя представляется в виде протяжённых полей, обладающих способностью двигать атомы и элементарные частицы (ЭЧ) за счёт энергии поля – гравитационного, электромагнитного, мезонного (поле сильных взаимодействий), нейтринного (поле слабых взаимодействий) (Ньютон, Максвелл, Эйнштейн и др.) Существование поля ответственно за появление сил между телами, атомами и ЭЧ. Мерой в поле является [3] энергия – субстанция менее плотная, чем масса. В энергетическом поле могут находиться атомы и тела, обладающие массой. В одной точке пространства может находиться несколько полей. В последние годы большие исследования ведутся по объединению нескольких полей в Единое поле.

3. Представление материи как организованной структуры, подвергающейся со временем воздействию Хаоса (Карно, Больцман, Клаузиус и др.) Мерой организованности материи является негэнтропия (энтропия со знаком минус) – информация [4]. При этом информационное поле выступает в виде физического вакуума [5], который объясняет взаимопревращение ЭЧ [6] и поэтому в науке Организмика (автор А.А. Тюняев) [7] за основу построения Вселенной принято информационное поле.

На основе разработанных по этим направлениям учений была создана современная физика, которая является основой технических устройств – от космических станций до атомных электростанций и компьютеров.

В связи с совершенствованием техники развивалось изучение микромира. При этом произошло объединение первого и второго направления развития физики в виде квантовой теории поля [8]. В свою очередь объединение 1, 2, 3 направлений в виде триединства массы, энергии, информации происходит в настоящее время в физике квантовой информации [9, 10, 11]. ЭЧ рассматриваются при этом как имеющие массу, энергию и обладающие определённой информоёмкостью. В физике квантовой информации объединяются общая теория относительности и квантовая физика [10, 12, 13] на основе теории информации.

Для получения конечного значения информоёмкости ЭЧ необходимо пользоваться минимально возможной единицей измерения, которая получается исходя из соотношения неопределённости Гейзенберга [9] и в случае наличия сильных гравитационных полей может быть записано в виде [14]:

(1)

где: v – скорость микрочастицы, - постоянная Планка, gσσ - метрический тензор.

В частности, в работе [9] получена формула, связывающая полную энергию и информоёмкость фундаментальных частиц (ФЧ).

(2)

Здесь: E - полная энергия ФЧ; m - масса ФЧ; c – скорость света в вакууме; Jc –информоёмкость ФЧ; ск=1,2.

Для кварка b из ϒ - мезона |ϒ>=|bb~↓> при Eϒ=9459,7 Мэв, mb=5000 Мэв, получаем Jb=8,44 бит.

Как показано в работе [14], информоёмкость (негэнтропия) связана с термодинамической энтропией соотношением:

h = s + j, (3),

где:

h - удельная общая энтропия распределения волновой функции системы ЭЧ (по отношению к количеству состояний единицы массы вещества);

s - удельная термодинамическая энтропия (определяет термодинамическую негэнтропию);

j - удельная информоёмкость (внутренняя негэнтропия) системы ЭЧ.

В замкнутой системе

h = const

и так как Δs > 0, [1] то:

Δj < 0, (4)

Исходя из зависимости (4), можно сделать вывод, что информоёмкость (негэнтропия) замкнутой системы может только уменьшаться.

Если изменение негэнтропии, определяемое термодинамической энтропией требует затраты энергии (на 1 нит информации kT Дж при температуре T К [4]), то изменение внутренней информоемкости вследствие обратимости квантовой механики не требует затраты энергии. Подтверждением этого является стабильность электронных оболочек атомов за многие миллиарды лет, явления сверхпроводимости и сверхтекучести.

Данный вывод открывает большие возможности повышения скорости вычислений и увеличения объема обрабатываемой информации [15, 16].

Таким образом, в современной физике произошло изменение основных понятий физики - смена парадигмы.

Новая парадигма физики даёт возможность предсказать новые свойства материи, ранее неизвестные: возможность квантовой телепортации ЭЧ [17], существование параллельных миров (доказанного теоретически Эверетом), возможность управления сложными объектами (чёрными дырами) [12].

Применение квантовой информации в технике позволяет построить квантовые усилители, квантовые генераторы (лазеры), квантовые компьютеры [11, 16], квантовые линии связи [11]. Для осуществления квантовых вычислений необходимо осуществления когерентного состояния ЭЧ, что создает большие трудности из-за взаимодействия с окружающей средой [18].

Новая парадигма даёт возможность по-новому рассмотреть биологию и космогонию, например, допустить возможность существования иных, чем на Земле (небелковых) форм жизни, иных миров с другими пространственно – временными свойствами. Использование понятий и законов квантовой информации позволяет понять и объяснить такие явление в биологии, как получение клеткой информации об окружающей среде и переработка этой информации в ядре клетки, принять положение о том, что мыслительные процессы происходят на уровне элементарных частиц по законам квантовой информации.

В настоящее время число работ по квантовой информации стремительно растёт [11, 19]. Однако экспериментальных работ по данному направлению физики недостаточно. Все же за рубежом осуществлены квантовые вычисления на 2-3 битах [11, 15, 20], осуществлена квантовая телепортация ЭЧ [17], осуществлены Гамма–лазеры, генерирующие когерентное излучение за счёт квантовых переходов внутри атомного ядра [2]. В настоящее время уже построены коммерческие квантовые линии связи между банками, принципиально исключающие возможность подделки сообщений [11].

Литература:

  1. Кузнецов Б.Г. История развития физики от Галилея до Эйнштейна /ИИЕТ РАН. - М.: Наука, 1966. – 500 с.
  2. Ньютон И. Математические начала натуральной философии. / Собрание трудов Крылова А.Н. - М. - Л., 1936.
  3. Эйнштейн А., Инфельд Л. Эволюция физики. – М.: Молодая гвардия, 1966. – 267 с.
  4. Бриллюен. Наука и теория информации. - М.: ГИФМЛ, 1960. – 300 с.
  5. Шипов Г.И. Теория физического вакуума. - М.: НТ-Центр, 1999. – 362 с.
  6. Бакулин П.И., Кононович Э.В., Мороз В.И. Курс общей астрономии. - М.: Наука, 1983. – 560 с.
  7. Тюняев А.А. Организмика – фундаментальная основа всех наук. Том I. - М.: Ин, 2000. – 368 с.
  8. Индурайн Ф. Квантовая хромодинамика. – М.,1986. – 500 с.
  9. Дмитриев В.Ф. Фундаментальные системы. Тула: ФГУП "ГНПП "СПЛАВ", 2004. – 66 с.
  10. Дмитриев В.Ф. Фундаментальные частицы как информационные образы. // Международный научный журнал ОРГАНИЗМИКА. - 2005. - № 2. - с. 26 – 32.
  11. Физика квантовой информации // 44 автора, под редакцией Боумейстера Д. – М.: Посстмаркет, 2002. – 272 с.
  12. Киви Б. Инфокосмология. // Журнал КОМПЬЮТЕРА. - 250504. - № 20. - с. 23 – 28.
  13. Bekenstein J. D. // Phys. Rev. Ser. D, 1983. - v. 20. - p. 2262.
  14. Дмитриев В.Ф. Физические системы. - Тула : ФГУП “ГНПП “Сплав”, 2001. – 66 с.
  15. Deutsch R., Jozsa R. Rapid solutions of problems by quantum computation. - Proc. Roy Soc. London. Ser. A, 449, 1992. - p. 553 – 588.
  16. Фейнман Г. Квантовые компьютеры. / Квантовые компьютеры. Сборник переводов. - Ижевск: Ижевская республиканская типография, 1999. – 281 с.
  17. Bennet C.H., Brassard G., Crepeau C., Teleporting an unknoun quantum State via dual classikal and Einstein-Podolsky-Rosen Channel // Phys. Rev. left. - 1999. - V.70. - p. 1895 – 1999.
  18. Валиев К.А. Квантовые компьютеры и квантовые вычисления // Журнал Успехи физических наук. - Из-во РАН. - 2005. Том 175. - № 1. – с. 3 – 39.
  19. Холево А.С. Введение в квантовую информацию. - М.: МЦНМО, 2002. – 127 с.
  20. Chuang I.L., Experimental realisation of quantum algoritm // Nature, 1998. - Vol. 393.
  21. Хохлов Р.В. // Письма в ЖЭТФ, 1972. - т. 15. - с. 580.

Ссылки по теме: