Взгляд со стороны. Естествознание и религия

На принципиальной схеме электрические элементы и связи между ними закодированы условными графическими обозначениями, определяющими конструктивные особенности электронного блока. В документе также указано единственно возможное направление передачи сигнала во времени, при котором изделие может функционировать. Внешний вид электронного блока и его составных частей, а также их пространственное расположение схема принципиальная не отражает.

Изучив схему, можно понять, как устроена и работает конструкция. Поскольку электронный блок создан на основе принципиальной схемы, в нём содержится в неявном виде полная информация о схеме. Но такую виртуальную информацию, хранящуюся в изделии, невозможно скопировать. Однако, если детально изучить конструкцию, можно создать реальный аналог виртуальной схемы, в определённой степени соответствующий оригиналу.

Чем детальнее изучено изделие и чем меньше допущено ошибок при изучении изделия, тем точнее будет соответствовать построенная модель принципиальной схемы оригинальной конструкторской документации. Для полного прочтения информации, которую содержит электронный блок, нужно обладать всеми знаниями и технологиями, воплощёнными разработчиками в изделие.

Особенность виртуальной информации состоит в том, что она возникает в процессе создания изделия и при его разрушении стирается. Если удалить из блока определённое количество электронных компонентов, вместе с ними будет потеряна и часть виртуальной информации.

В квантовой механике всю информацию о свойствах чистой квантовой системы несёт вектор состояния – физическая величина, характеризующая одно из возможных состояний квантовой системы. Все возможные состояния квантовой системы образуют пространство состояний (бесконечномерное гильбертово пространство), элементами которого и являются векторы состояния.

Вектор состояния нельзя представить направленным отрезком, поскольку он характеризуется набором комплексных чисел (компонентов вектора) в количестве, равном размерности пространства, в котором он живёт. Неизвестный вектор состояния, как и виртуальную информацию, хранящуюся в изделии, невозможно скопировать (теорема о невозможности клонирования произвольного чистого состояния). Но когда вектор чистого состояния системы известен, его клонирование возможно[96 - Никитин Н. В. Курс лекций. Матрица плотности, 2015. https://docplayer.ru/51224777-Kurs-lekciy-matrica-plotnosti-n-v-nikitin.html.].

Состояние частицы в квантовой механике описывается волновой функцией ? (х, y, t, z), иначе – амплитудой вероятности, которая является функцией пространственных координат и времени. Волновая функция – это частный случай, одна из возможных форм представления вектора состояния как функции координат и времени. Её можно найти путём решения волнового уравнения Шрёдингера. Квадрат модуля волновой функции определяет плотность вероятности нахождения частицы в данной точке конфигурационного пространства (абстрактного пространства, задающего конфигурацию системы) в данный момент времени. Поскольку волновая функция является комплекснозначной функцией координат и времени, физический смысл имеет не сама волновая функция, а её квадрат модуля – действительная величина |?|

, которую получают, умножая волновую функцию ? на комплексно-сопряжённую ей функцию ?*, что даёт действительное значение величины.

Чистое квантовое состояние системы можно представить одним вектором состояния. Это означает, что мы обладаем полным представлением о системе и точно знаем, в каком состоянии она находится. Если необратимым внешним воздействием чистое состояние превратить в смешанное, состояние системы будет описываться вероятностным распределением всех чистых состояний. Мы получим набор случайных одночастичных волновых пакетов, и описать такое состояние одной волновой функцией будет невозможно.

Детальный анализ необратимости физических систем провёл доктор физико-математических наук Б. Б. Кадомцев.

По мнению учёного, необратимость не является прямым следствием хаоса. Если рассматривать замкнутую систему классических частиц, в ней нет необратимости. Но любое, даже самое ничтожное внешнее возмущение приводит к появлению необратимости. И это внешнее окружение находится вне нашего контроля. На фронте необратимости происходит полное стирание информации и превращение её в энтропию. Перед фронтом понимается механическая система с полностью детерминированным поведением во времени, а за фронтом – хаос теплового движения. Хаос теплового движения в состоянии вызвать даже ничтожно малые шумы из необратимого внешнего окружения.

Это правило применимо и к квантовым объектам. Любое воздействие необратимого окружения может изменить волновую функцию квантовых частиц. Соприкосновение чистого состояния с необратимым внешним окружением приводит к возникновению фронта необратимости. Перед фронтом необратимости имеется сложно организованное обратимое чистое состояние. А за фронтом образуется набор случайных одночастичных волновых пакетов. Такое состояние следует назвать смешанным состоянием, поскольку поведение каждого из пакетов является случайным и происходит по вероятностным законам[97 - Кадомцев Б. Б. Необратимость классическая и квантовая. – Успехи физических наук, 1995, т. 165, № 8. http://elibrary.lt/resursai/Uzsienio%20leidiniai/Uspechi_Fiz_Nauk/1995/08/r958e.pdf.].

Полностью изолировать систему от Вселенной невозможно. Флуктуации вакуума, реликтовое излучение, а также другие факторы в состоянии изменить волновую функцию квантовых частиц и вызвать необратимость. Теория квантовомеханических измерений, построенная венгеро-американским физиком и математиком Джоном фон Нейманом, указывает на её связь со вторым началом термодинамики и проблему необратимости времени.

Известно, что при образовании атомного ядра у нуклонов неожиданно появляются новые свойства (появляется новая виртуальная информация) – между нуклонами начинают действовать ядерные силы. Взяв за основу эффект возникновения виртуальной информации при образовании вещества, А. М. Хазен сформулировал закон, согласно которому в природе происходит самопроизвольный синтез информации (см. «Информация и Вселенная»).

То, что при образовании объектов возникает новая информация, уверены и учёные из Нижегородского университета Ю. Г. Кабалдин и О. В. Кретинин. В своей статье «Время как информация» они пишут: «…Вселенная как квантовая система генерирует информацию, которая воплощается в виде законов природы… <…> … при образовании нашей Вселенной был выбран один из многих вариантов, т. е. возникла информация. <…> … квантовые системы являются мультистабильными информационными системами благодаря суперпозиции квантового состояния и могут генерировать информацию во времени…»[98 - Кабалдин Ю. Г., Кретинин О. В. Время как информация, 28.04.2011. https://cyberleninka.ru/article/n/vremya-kak-informatsiya.].

Стандартная космологическая модель утверждает, что на ранней стадии Вселенной, в эпоху кварк-глюонной плазмы уже были сформированы все взаимодействия в их современном состоянии. В процессе охлаждения кварк-глюонной плазмы кварки начали группироваться, включая протоны и нейтроны. Глюоны переносили сильное взаимодействие и участвовали в нём. Это однозначно указывает на присутствие ядерных сил во Вселенной до образования первого атомного ядра. Но если образование ни первого, ни последующих атомных ядер не сопровождалось синтезом новой информации, следует заключить, что все они получали необходимую информацию извне, непосредственно при рождении. Подобное утверждение будет справедливо и для атомов.

Разрушив атом или его ядро, мы разрушаем виртуальную информацию, но реальный код происхождения, по которому образован атом, разрушить невозможно, поскольку он не хранится в атоме. Распространив понятие «код происхождения» на всю Вселенную, мы приходим к идее о существовании генетического Кода Вселенной.

Поскольку вещество – высшая форма организации неживой материи, следует заключить, что все физические тела содержит в виртуальном виде полную информацию о неживой материи. В таком представлении любую физическую теорию следует рассматривать как модель виртуальной информации, которую содержит описываемый теорией физический объект. При этом реальная фундаментальная информация хранится в генетическом Коде Вселенной. Она недоступна для исследования и не может быть разрушена никаким известным науке способом, в том числе и в чёрной дыре.

Предположим, что чёрная дыра поглотила определённое количество вещества, в результате излучения Хокинга преобразовала его в поток излучения и вернулась в своё первоначальное состояние. По мнению учёных, информация о поглощённом веществе, которое превратилось в излучение, полностью исчезла вместе с веществом.

Вместе с веществом в чёрной дыре исчезла виртуальная информация. Информация, определяющая принципы образования вещества, находится вне этого вещества и не может исчезнуть в чёрной дыре. В соответствии с законом постоянства состава поглощённое вещество может вновь образоваться во Вселенной одним из возможных способов по его коду происхождения, хранящемуся в генетическом Коде Вселенной. Исследование, проведённое в 2021 г. учёными, работающими на детекторе STAR коллайдера релятивистских тяжёлых ионов (RHIC) в Брукхейвенской национальной лаборатории США, показало, что частицы материи-антиматерии могут рождаться непосредственно из света[99 - Brookhaven National Laboratory: Collisions of Light Produce Matter/Antimatter from Pure Energy, 28.07.2021. https://www.bnl.gov/newsroom/news.php?a=119023.].

Шведский цитогенетик Лима-де-Фариа представил убедительные доказательства, что информационно вся материя объединена в одно целое (см. «Информация и Вселенная»). Информационное единство материального мира даёт все основания полагать, что генетический Код Вселенной хранит информацию и о правилах образовании биологического вещества.

Поскольку генетический Код не определяет форму и объём объектов, внешний вид физических тел формируется под управлением информации, поступающей непосредственно из окружающей среды. Из-за огромного количества постоянно меняющихся переменных формообразование объектов в общем виде носит случайный характер. Но когда некоторые из факторов окружающей среды доминируют, процесс формообразования обретает ярко выраженную направленность.

Примером могут служить сухопутные позвоночные и животные, обитающие в водной среде. Согласно эволюционной теории, и те и другие эволюционировали от общего предка – хордовых животных. Однако внешний вид и строение внутренних органов гидробионтов и наземных животных разительно отличаются, поскольку сформированы под воздействием различных физических сред.

На Земле в условиях гравитации реакцией растения на действие силы тяжести является геотропизм – направленный рост растения против вектора силы тяжести. Опыт выращивания растений в космосе показал, что при отсутствии гравитации растения при росте могут цепляться за какую-либо поверхность и виться вдоль неё или тянуться к свету. Многолетние биологические эксперименты на Международной космической станции (МКС) позволили сделать заключение, что растения адаптируются к внешним условиям и прекрасно переносят отсутствие гравитации.

Происходящие под воздействием окружающей среды направленные изменения в геноме и случайное формообразование взаимозависимы и неотделимы друг от друга. Это указывает на то, что эволюционный процесс имеет направленную случайность (см. «Случайность и эволюция»).

Данное предположение находит подтверждение в выдвинутой А. В. Мелких теории направленной эволюции, согласно которой случайность в эволюции является следствием неопределённости в окружающей среде (см. «Информация и Вселенная»).

Учитывая, что генетический Код Вселенной не хранит информацию о форме физических объектов, следует полагать, что и в генетическом коде живых организмов будет отсутствовать информация об их внешнем виде и форме внутренних органов.

Расшифровка геномов животных показала, что гены кодируют информацию о строении белков живой клетки и самостоятельно не определяют форму тела и размещение в теле органов (см. «Случайность и эволюция»).

Наследуемые свойства организма, которые закодированы в геноме не прямо, а опосредованно, и не связаны с изменением собственно нуклеотидной последовательности ДНК, изучает эпигенетика. Эпигенетическая теория утверждает, что основополагающее влияние на наследственность оказывает не геном, а информация окружающей среды, запускающая эволюционный процесс. В настоящее время имеются убедительные доказательства того, что эпигенетическая наследственность распространена повсеместно и участвует в адаптивной эволюции и макроэволюции.[100 - Jablonka E. Epigenetic variations in heredity and evolution. – Clinical Pharmacology & Therapeutics, 2012. https://www.researchgate.net/publication/232277604_Epigenetic_Variations_in_Heredity_and_Evolution.]. В процессе адаптивной эволюции организм приспосабливается к внешним условиям и устанавливает новое равновесие с внешней средой. Макроэволюция формирует надвидовые таксоны (крупные систематические единицы: из видов – новых родов, из родов – новых семейств и т. д.)

Предположив, что при образовании нашего физического тела одновременно появляется и виртуальная информация о его происхождении, мы приходим к поразительной идее: мозг только моделирует некоторую часть существующей виртуальной информации, и мы ничего нового не изобретаем.

А. В. Мелких опубликовал в международном журнале Symmetry теорию, в соответствии с которой мозг не приобретает новых знаний самостоятельно. Всё поведение человека и животных является врождённым. Когда мы что-то узнаём или понимаем, это означает, что мы используем существующие программы. Ни искусственные, ни естественные системы не могут приобретать знания, создавать новые концепции, обобщать и т. д. Если информация новая, то она бесполезна. Если это полезно, то это не новость. Человек не познаёт, а лишь пользуется заложенными в него программами. Любые расчёты и доказательства возможны только потому, что идеальный истинный результат существует заранее и изначально встроен в мозг[101 - Melkikh A. V. The Brain and the New Foundations of Mathematics. – Symmetry, 2021. https://www.mdpi.com/2073–8994/13/6/1002.].

Первая в мире женщина – профессор математики Софья Ковалевская в «Воспоминаниях» пишет, что по счастливой случайности (не хватило обоев при ремонте) стена в одной из детских комнат была оклеена литографированными страницами лекций М. В. Остроградского о дифференциальном и интегральном исчислении. Эти «таинственные иероглифы» пробудили у девочки живейший интерес, и она проводила целые часы перед стеной, пытаясь в них разобраться. Когда много лет спустя пятнадцатилетняя Софья брала первый урок дифференциального исчисления у известного преподавателя математики в Петербурге А. Н. Страннолюбского, он удивился, как скоро она охватила и усвоила понятия о пределе и о производной, «точно наперёд их знала»[102 - Ковалевская С. В. Воспоминания. Повести. – М.: Наука, 1974. (Литературные памятники). https://imwerden.de/pdf/kovalevskaya_vospominaniya_povesti_1974_text.pdf.]. Будучи профессором математики, Стивен Хокинг про себя говорил, что он никогда не получал никакого математического образования со времён средней школы[103 - Википедия: Хокинг, Стивен. https://ru.wikipedia.org/wiki/Хокинг, _Стивен.].

Из-за особенностей организма моделирование информации в мозгу у каждого человека происходит по-разному. Ричард Фейнман отмечал: «Поразительно огромное множество различных физических точек зрения и весьма разных математических формулировок, которые оказываются эквивалентными друг другу… Множество разных физических идей может описывать одну и ту же физическую реальность. Так, классическая электродинамика может быть описана с полевой точки зрения, с точки зрения действия на расстоянии и т. д.»[104 - Фейнман Р. Развитие пространственно-временной трактовки квантовой электродинамики. – Успехи физических наук, 1967, т. 91, № 1. https://ufn.ru/ru/articles/1967/1/c/.].

Гипотеза существования генетического Кода Вселенной рождает естественный вопрос: что может быть его носителем?

По вопросу носителя информации, которая управляет Вселенной, учёные высказывают различные предположения. По мнению А. В. Мелких, Вселенная запрограммирована квантовыми полями (см. «Информация и Вселенная). В. Б. Гухман в результате умозрительного эксперимента пришёл к заключению, что физическое поле может трансформироваться в несиловое поле, возможно, содержащее информацию. Это поле профессор условно назвал информационным. Информационное поле, по предположению учёного, – это вездесущее поле памяти, в котором запечатлена природа (в том числе природа человека). Силовые формы поля, традиционно называемые физическими полями, исчезают и появляются на фоне постоянно существующего информационного поля, являющегося онтологическим фундаментом всех физических полей, вне зависимости от их энергетики. Из информационного поля каждое конкретное физическое поле черпает порцию информации в объёме, необходимом для управления силовой функцией данного физического поля. Информационное поле предшествует другим полям и субстанциям – корпускулярно-вещественной форме материи и антиматерии, физическим полям, сознанию, но не пространству[105 - Гухман В. Б. Философия информации. 2-е изд.; исп. – М.: Интуит, 2016.].

По нашему предположению, Код записан на нематериальном носителе и единственный реальный претендент – пространство, образующее с расположенным на его геометрии Кодом информационное поле Вселенной. Учитывая, что время неотделимо от пространства, имеется определённый соблазн наделить его свойством, позволяющим однонаправленно считывать информацию с генетического Кода.

Если во Вселенной присутствует информационное поле, возникает вопрос: образует ли информация, записанная на геометрии пространства, шероховатость?

Расчёты показывают, что зернистость пространства может по-разному влиять на распространение в космосе гамма-излучения различных энергий. Чтобы определить, имеется ли у пространства зернистость, Филипп Лоран из Университета Париж Дидро во Франции и его коллеги проанализировали архивные данные орбитальной обсерватории Integral, которая зафиксировала один из самых мощных гамма-всплесков (GRB), зарегистрированный детектором ISGRI гамма-телескопа IBIS.

Точность измерений, выполненная телескопом IBIS, превысила все предыдущие в 10 тысяч раз, тем не менее анализ данных не обнаружил ни одного различия в поляризации гамма-лучей высокой и низкой энергии. Это указывает на то, что квантовая зернистость пространства, если она и существует, должна быть не более 10

метра[106 - European Space Agency (ESA): Quantum 'graininess' of space at smaller scales? Gamma-ray observatory challenges physics beyond Einstein. Science Daily, 01.07.2011. https://www.sciencedaily.com/releases/2011/06/110630111540.htm.].

В основу всех современных теорий положено предположение о дискретности пространства на уровне планковской величины. Данная гипотеза требует неопровержимого экспериментального подтверждения. Научное сообщество готовит грандиозный проект по проверке предполагаемой дискретности пространства-времени. Космическая миссия под названием Grail Quest планирует в период до 2050 г. запустить массив спутников, распределённых по обширной области космоса, которые будут наблюдать самое высокоэнергетическое излучение нашей Вселенной – гамма-всплески. И если пространство-время квантовано, можно зафиксировать замедление двигающихся миллиарды лет по космосу гамма-лучей[107 - Burderi L., Sanna A. et al. ESA Voyage 2050 white paper – GrailQuest: hunting for Atoms of Space and Time hidden in the wrinkle of Space-Time,2020. https://arxiv.org/abs/1911.02154.].

Согласно ядерной физике, при образовании ядра нуклоны теряют часть своей массы ?m (?m – дефект масс), которая переходит в энергию связи атома Есв. Например, для ядра бора, которое состоит из 11 нуклонов (5 протонов и 6 нейтронов), дефект масс ?m = 0,08186u (u – атомная единица массы =1,66054·10

кг) при суммарной массе нуклонов, входящих в состав ядра 11,08836u. В процентном выражении это ?0,74 % от всей массы нуклонов. Тогда вся масса нуклонов в ядре составит 99,26 % массы свободных нуклонов. Максимальная энергия связи, приходящаяся на один нуклон ?8,7 мегаэлектронвольт (1 МэВ = 1,6·10

Дж) или 1/108 от массы нуклона, что сопоставимо с величиной постоянной тонкой структуры ? ? 1/137 и превышает энергию разрыва химической связи примерно в 10

раз.

По современным представлениям сильное ядерное взаимодействие переносится полем виртуальных глюонов, связывая три кварка вместе и образуя протон. Масса глюонов равна нулю. По расчётам физиков из США и Китая, выполненным на суперкомпьютере «Титан», кварки обеспечивают около 9 % массы протона. Вся остальная масса приходится на энергию движения и взаимодействия кварков и глюонов.

В процентном соотношении масса протона складывается из четырёх различных эффектов:

а) веса кварков, состоящих из валентных (свободных uud кварков) и виртуальных кварк-антикварковых пар («морских» кварков), которыми частицы постоянно обмениваются между собой, – 9 %;

б) кинетической энергии кварков, перемещающихся внутри протона, – 32 %;

в) напряжённости глюонного поля, удерживающей кварки вместе, – 36 %;