Информационная модель физического мира

В русле декларируемой "методологии" моделирования гипотеза С. Берковича представляет особый интерес с нескольких точек зрения:

- Предлагаемая модель позволяет с других (более глубоких) позиций исследовать неизбежны чудеса микромира и существующие парадоксы современной физики;

- Гипотеза исследует возможности осуществления связи между, казалось бы, явлениями различной природы в рамках единой модели;

- Предложенный подход по-новому позволит посмотреть на информатику, возможности естественнонаучного "освоения информационных ресурсов";

- Концепция наиболее ярко демонстрирует возможности самой методологии моделирования как главного инструмента познавательного процесса.

Модель. Предположим, что существует маленький счетчик. Не важно, что считает этот прибор. Потому что ничего нет. Ни килограммов, ни сантиметров, ни вольт или ампер, ни просто элементарных частиц, подсчитываются современными приборами. Речь идет о счетчик вообще. Об идее счетчика. О некотором абстрактную сущность, что ведет счет не материальные величин, а идеальных. Условно можно сказать, что идет счет обычных целых чисел -один, два, три ... и так до ста, или тысячи, или, например, до 255 - словом, к некоторому целого числа Z, после чего счет начинается сначала.

Для наглядности можно себе представить, что этот счетчик похож на часы. Стрелка обегает круг по циферблату и начинает считать сначала. Далее пусть существует несколько точно таких же "часов", но они показывают разное время: одни спешат, допустим, на двадцать минут, а другие отстают минут на сорок. Как в таком случае узнать, который час? Целесообразно сопоставить показания всех "часов" и вычислить среднее, после чего на всех подвести стрелки.

Подводить стрелки никому, но между "часами"-счетчиками есть информационная связь: каждый данный счетчик знает показания соседних и стремится подстроиться к ним. То есть если данный счетчик впереди своих соседей, то он замедляет бег стрелки, давая им возможность догнать себя, а если он отстает, то ускоряет свою работу, догоняя их.

Если счетчиков немного, то их показания очень быстро выровняются и все они станут показывать тот же "время" (будут находиться в одной фазе). Но если таких счетчиков очень много, то полное выравнивание фаз не произойдет никогда: ведь пока данный счетчик подстраивается под своих соседей, те, в свою очередь, подстраиваются под других. А это значит, что информационными сетями, которыми соединены счетчики, постоянно происходит обмен информацией, все время перемещается какая информационная активность.

Такова суть идеи, которую Беркович положил в основу своей модели физического мира. Она может быть выражена одной фразой: материальный мир - это динамика Синхронизационные активности в сети информации, которой связаны между собой счетчики. Все остальное - дело техники. Беркович составил уравнение, описывающее поведение сети, и приступил к исследованию его решений. "Материя исчезла, остались одни уравнения", - когда-то возмущался В. И. Ленин по поводу гносеологических концепций Маха и Авенариуса. В уравнении Берковича материя тоже "исчезает", вернее, она оказывается не первичной субстанцией, а производным продуктом, возникает в процессе передачи информации. Если его концепция в конце концов подтвердится, то можно будет, перефразировав библейское выражение, сказать, что в начале было число!

Мы живем в мире, заполненном подвижной материей. Мы знаем, что Земля движется вокруг Солнца и вокруг своей оси. Ветер - это движение воздуха, волны и течения в океане или реке - это движение воды. Бегают или ползают животные, летают птицы, в горах происходят обвалы ... Мы сами постоянно движемся - либо на собственных ногах, или на изобретенных нами аппаратах: самолетах, автомашинах, велосипедах.

Между тем древнегреческий философ Зенон, проанализировав само понятие "движение", пришел к выводу, что он невозможен. Движение внутренне противоречивый, так как двигаться - значит быть в каком-то месте пространства и в то же время не быть в нем. Зенон считал, что движение "является только название, данное целому ряду одинаковых положений, из которых каждое отдельно взятое покой". Взгляды Зенона казались абсурдными, они противоречат нашей повседневной опыту. Но почему же абсурдные взгляды, высказанные две с половиной тысячи лет назад, до сих пор не забыты? Ведь взгляды Зенона живые, они продолжают нас трогать. Не потому ли, что в этом "абсурде" все-таки что-то есть?

Согласно модели мира, предлагаемой Берковичем, в основе всего сущего лежит не движение материи, а передача информации. Прямая аналогия этому - световая реклама. На табло в определенном порядке вспыхивают и гаснут лампочки. Они неподвижны, но образованный ими рисунок перемещается и создает иллюзию движения. "Бегущий" по табло текст, "летит" чайка, падают каскады воды, имитируя Ниагару ... Все это лишь иллюзии, порожденные умелой работой светодизайнеры. Так, может Зенон прав: то, что мы считаем движением материи, является всего лишь передача информации, включение и выключение в определенном порядке неких "лампочек"? Что играет роль лампочек?

Чтобы ответить на этот вопрос, Беркович вернулся к представлениям физиков конца XIX в. Когда Максвелл открыл электромагнитное поле, физики не сомневались в том, что существует среда, в которой распространяются электромагнитные волны. Эта среда назвали эфиром. Однако найти эфир не удавалось: у него не оказалось ни массы, ни заряда, ни сопротивления, ни других свойств, которые можно было бы зарегистрировать какими-либо приборами. В конце концов был поставлен знаменитый опыт Майкельсона, который показал, что свет движется с постоянной скоростью независимо от того, приближается к наблюдателю источник света или нет. Этот опыт перевернул многие представления. В частности, из него следовало, что гипотетический эфир не увлекается телом, которое движется через него (как, например, увлекается воздуха), но в то же время эфира нельзя приписать такое свойство, когда увлечение телом, движется сквозь него, равна нулю . Теория эфира завела науку в тупик.

Гениальность Эйнштейна заключалась именно в том, что он отверг представления классической физики (включая теорию эфира) и объяснил факты из абсолютно других позиций. С тех пор об эфире стараются не вспоминать. Между тем проблема осталась, потому что если нет эфира, то как же все-таки свет и другие электромагнитные сигналы движутся в бесконечном пространстве Вселенной? Физики сошлись на том, что такое свойство пространства. Но это лишь другая формулировка проблемы, а не ее решение.

Изучение трудов Эйнштейна показывает, что, хотя он и отказался от использования эфира в своих построениях, но вовсе не отрицал его существование. Он лишь указал, что эфир "не свойства движения". Гипотеза Берковича объясняет, что это значит: достаточно представить себе эфир в виде "лампочек", которые, оставаясь на месте, вспыхивают и гаснут в определенной последовательности. Вопрос, увлекается эту среду движущимся телом, не увлекается, не имеет смысла, так как никакие тела сквозь него не двигаются - перемещается только информация.

Следовательно, нет никакого парадокса в том, что захоплюванисть эфира невозможно описать какой-либо величине, включая и нулевую. Эта среда "не владеет свойством движения". Отличие это фундаментальная.

В рамках концепции Беркович дает объяснения, как те же единицы материи могут быть и частицами, и волнами. Электрон может вращаться вокруг ядра атома по нескольким орбитах. Восприняв дополнительную порцию энергии, он перескакивает на более отдаленную орбиту; випустившы квант энергии, наоборот, переходит на ближайшую.

Однако физики до сих пор не могли ответить на вопрос, как происходит этот переход. Казалось бы, электрон должен перемещаться с орбиты на орбиту по какой траектории, однако уравнение квантовой механики дают другое: электрон будто исчезает с одной орбиты и снова появляется на другой. Модель Берковича показывает, как это происходит. Электрон действительно исчезает с одной орбиты и как бы воскресает на другой. В промежутке он существует не как частица, а только как волна. К этому можно добавить, что время трансформации всего 10-24 с.

Одна из групп решений уравнения графически выражается в виде множества спиралей. Если счет ускоряется, то активность вдоль спирали нарастает, а если замедляется, то уменьшается. При этом оказывается, что и нарастание и уменьшения информации подлежат одним и тем же математическим законам экспоненты. Среди особенностей этой кривой - то, что вверх она взлетает очень круто, а вниз опускается наклонно.

Эта особенность соответствует одному из фундаментальных фактов микромира: колоссальной разницы в массе заряженных элементарных частиц при равенстве абсолютной величины заряда. Отрицательно заряженная частица, электрон, имеет примерно в две тысячи раз меньшую массу, чем положительно заряженная частица - протон. Когда эти факты были установлены впервые, они очень озадачили физиков. Впоследствии к ним привыкли, но причина разницы в массе между электроном и протоном так и осталась невыясненной. Гипотеза Берковича дает отгадку: протона соответствует рост экспоненты, а электронный - убывание.

Если же представить себе такую конфликтную ситуацию, когда счетчику приходится и ускорять, и замедлять счет через противоположную информацию, получаемую от соседних счетчиков, то графически она может быть выражена путем добавления растущей и убывающей экспонент. Получится кривая, соответствует третьей из основных элементарных частиц - нейтрона. Становится ясно, почему нейтрон электрически нейтрален и почему масса его чуть-чуть больше, чем протона. Понятна и причина относительной неустойчивости нейтрона: в свободном состоянии он через некоторое время распадается на протон и электрон.

Но при распаде нейтрона выделяется еще одна частица, над-мала и электрически нейтральна - нейтрино. Откуда она берется? Беркович объясняет ее появление информационными взаимодействиями второго порядка. До сих пор мы рассматривали такую ситуацию, когда данный счетчик подстраивается только к своим ближайшим соседям. Но он может взаимодействовать также с соседями своих соседей, только степень влияния здесь существенно слабее. Такой обмен информацией, согласно выводам Берковича, описывается синусоидой. ей и отвечает нейтрино. Если пойти еще дальше, то можно убедиться, что должна существовать доля нейтрино-2, во много раз меньше, чем нейтрино-1. И должно быть нейтрино-3, меньше, чем нейтрино-2. Когда Беркович теоретически рассчитал существования этих супермалых частиц, он решил, что наткнулся на противоречие, которое опровергает его гипотезу. Однако, порывшись в литературе, он обнаружил, что физикам известны именно три вида нейтрино, но второй и третий были открыты уже после того, как он сам отошел от физики (закончив МФТИ, Беркович много лет проводил исследования в области информационных систем управления).

Очень интересно гипотеза Берковича объясняет загадку спина. Направление спина всегда или совпадает с направлением измерения, или противоположный ему. А поскольку при одновременном излучении двух электронов их спины имеют противоположные направления, то при измерении спина одного электрона автоматически определяется направление другого, как он "знает", что исследователи именно в данный момент проделывают с его партнером.

Согласно представлениям Берковича, частица - это "материализованная" спираль, по которой распространяется информация. Движение информации напоминает движение шурупа, который ввинчивается: она продвигается вперед с поворотом. Это значит, что в каком бы направлении мы не разместили измерительный прибор - вертикально, горизонтально или под каким-то углом, - он всегда зафиксирует тот же угол поворота шурупа. В этом и заключается разгадка странного послушания спина, чей направление совпадает с направлением измерения. Становится понятной и "осведомленность" парного электрона.

Из гипотезы Берковича вытекают и другие последствия, объясняют много парадоксов современной физики. Известно, например, что мы живем в расширяющегося Вселенной. Путем экстраполяции установили, что это разбегание длится около пятнадцати миллиардов лет и идет из центра. Значит, когда нашей Вселенной не существовало, затем в определенной точке состоялся грандиозный взрыв, который привел к образованию огромной массы движущейся материи.

С чего же все это произошло? Теория относительности и квантовая механика отвечают так. Поскольку энергия и масса взаимосвязаны и могут переходить друг в друга, то можно представить себе столкновение двух даже малейших частиц, наделенных надвеличезною энергией. Столкнувшись, как две бильярдные шары, такие частицы должны затормозиться, и часть их энергии превратится в массу.

Но физиков мало удовлетворяет подобное объяснение, потому что откуда могли взяться частицы, наделены такой огромной энергией? Согласно гипотезе Берковича, достаточно сделать допущение, что какая-то внешняя причина задержала ход одного из счетчиков. Если бы это произошло, то все соседние счетчики стали бы подстраиваться под него. В этом случае остановлен счетчик превратится в центр, из которого во все стороны разбегаются спиральки информационной активности, то есть генераторы материи. Подсчеты показали, что для образования всей массы материи, которая составляет нашу Вселенную, достаточно остановить счетчик всего на такое количество оборотов, что соответствует времени примерно в одну тысячу секунд, то есть меньше 17 минут.

Наконец еще одно фундаментальной важности вопрос. Эйнштейн последние тридцать лет своей жизни работал над созданием единой теории поля. Он стремился выработать такую общую физическую концепцию, с которой и электромагнетизм, и квантовая механика, и притяжения следовали бы как частные случаи. Однако эта работа не привела к успеху. Трудно предположить, что Эйнштейну не хватило ума и таланта для достижения цели, тем более, что те, кто решался идти по тому же пути после него, тоже почти не продвинулись вперед. Не значит ли это, что ошибка заключалась в самой постановке проблемы? Беркович убежден, что это именно так.

Все, что говорилось выше, связано только с одним классом решений его основного уравнения. Но есть и другие решения. Один из них дает распространение информации не по спирали, а диффузным путем, что по простым прямым линиям. Причем эти линии, приближаясь к линиям, продуцируемых спиралями, стимулируют их смещение в свою сторону, что позволяет отождествить их с полем тяготения. Если так, то становится ясно, почему не удалось создать единую теорию поля. Единства между тяготением и другими физическими явлениями в рамках физического мира не существует. Она возникает на более глубоком уровне - информационном.

Беркович приходилось излагать свою модель мира на различных научных симпозиумах и конференциях. Отношение к его взглядов остается недоверчивым. Признают богатые возможности предложенного им подхода, но не принимают данную модель до тех пор, пока в ее рамках не будет получено четкое количественное (а не только качественный) описание фундаментальных физических явлений или пока она не будет подтверждена так называемым решающим экспериментом. Однако всестороннее количественное исследование модели вызывает затруднения вычислений, что же касается экспериментальной проверки, то идея такой возникла в Берковича только в последнее время.

Это связано с проблемой антимира. В модели Берковича он легко находит свое место: спирали нашего мира имеют одно направление вращения, но теоретически возможны оба направления. Вращаясь в другую сторону, спираль дает античастицу: позитрон или антипротон. По теории вероятностей, сначала должна была возникнуть примерно одинаковое количество частиц и античастиц. Сталкиваясь друг с другом, они взаимно аннигилировали. Те частицы, случайно оказались в избытке, - это и есть наш мир. Такую точку зрения высказал еще А. Д. Сахаров, который связал избыток материи по сравнению с антиматерией с проблемой нарушения симметрии в начальный момент жизни Вселенной.

В этой концепции Беркович и увидел возможность экспериментальной проверки своей гипотезы. Решающим считается такой эксперимент, результаты которого должны не только следствием теории, проверяется, но и опровергать существующую альтернативную концепцию. В соответствии с представлениями современной физики, пространство однородно, то есть все направления в нем равноправны. Из модели Берковича вытекают другие представления: в пространстве существует абсолютный выделенное направление. Это направление связано с нарушением симметрии. Его можно обнаружить экспериментально путем наблюдения распада некоторых недолговечных частиц (К-мезонов). Физики давно уже заметили, что изредка, примерно один раз из тысячи, распад К-мезонов происходит аномально: так, словно материя имеет преимущества перед антиматерией. Беркович предполагает, что в случае отклонения от нормы распада направление движения частицы в момент распада совпадает с предсказаний ним абсолютным направлением в пространстве. В этом и заключается возможность проверки.

Для той же цели может быть использован распад любых неустойчивых частиц. Похоже, никто не обращал внимания на направление движения частицы в момент распада: ведь с точки зрения теории относительности он не имеет никакого значения. Как считает Беркович, именно направление движения частицы определяет, распадается она или нет.

Такая возможность подвергнуть модель Берковича экспериментальной проверке превращает ее из красивой умозрительной построения в простую рабочую гипотезу.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >