№2 [130]
00`00``01.02.2014 [Σ=2]
ЖУРНАЛ, ПОСВЯЩЕННЫЙ ФУНДАМЕНТАЛЬНОЙ НАУКЕ - «ОРГАНИЗМИКА»
Organizmica.org/.com/.net/.ru
НОВАЯ ФУНДАМЕНТАЛЬНАЯ НАУКА ОРГАНИЗМИКА

Физика

Академия фундаментальных наук

Организмика об исчезновении информации в «чёрной» дыре

А.А. Тюняев, академик РАЕН, 18.02.2014 г.

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

Проекты:

Суть проблемы.
Разрешение противоречия.
«Чёрная» дыра.
Информация, «исчезающая» в «чёрной» дыре.
Энтропия.
Информация.
Заключение.

Исчезновение информации в «чёрной» дыре – явление, которое, по мнению современных физиков, происходит в указанном классе физических объектов. Суть этого явления сводится к тому, что в «чёрной» дыре ДОЛЖНО происходить ИСЧЕЗНОВЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ. Правда, с одной оговоркой – только если «чёрная» дыра действительно подчиняется термодинамическому описанию, предложенному Стивеном Хокингом. В отношении этого явления сложилось мнение, что оно не совместимо с общими принципами квантовой механики. Из-за расхождения во взглядах вся ситуация в целом представляет собой серьёзную проблему. В том числе и проблему, стоящую перед не созданной ещё теорией квантовой гравитации.

В настоящей статье мы рассмотрим эту проблему с позиции фундаментальной науки Организмики, являющейся современным развитием системного анализа (русс. [1] и англ. [2] варианты), а также с позиций разрабатываемой нами Единой теории поля (Theory of everything).

Суть проблемы

Сначала рассмотрим предполагаемую суть проблемы. Согласно современным представлениям, не вращающаяся и электрически незаряженная «чёрная» дыра описывается всего одним параметром – своей массой. Далее, по тем же современным представлениям, это, якобы, означает следующее. Если какое-либо тело некоторой массы попадает в «чёрную» дыру, то после поглощения этого тела описание «чёрной» дыры и её свойства изменятся только в части перемены значения массы. Все остальные параметры поглощённого тела в изменениях никаким образом учтены не будут. По этой гипотезе, все не вращающиеся и незаряженные «чёрные» дыры, обладающие одинаковой массой, неотличимы друг от друга.

Далее, исследователи развивают сложенную ими цепь причинно-следственной связи и принимаются распространять свои выводы на другие объекты и явления. По их мнению, эти свойства «чёрных» дыр, якобы, приводят к следующему. Если массы «чёрных» дыр одинаковы, то «чёрная» дыра, получившаяся в результате гравитационного коллапса вещества, ничем не отличается от «чёрной» дыры, получившейся в результате гравитационного коллапса антивещества. И уже отсюда делается последовательный вывод о том, что, якобы, таким образом в процессе гравитационного коллапса нарушаются законы сохранения квантовых чисел (характеризующих состояние частицы), не связанных с калибровочными преобразованиями (характеризующими состояние пространства и зарядов).

Вот как выглядит эта картина с позиций классической, то есть не квантовой теории гравитации. Эта теория рисует «чёрную» дыру неуничтожимым объектом, который имеет возможность изменять своё физическое состояние только одним образом – может увеличивать свою массу, но не может ни уменьшить её, ни исчезнуть вовсе. Отсюда формируется представление о «чёрной» дыре, как об объекте, в котором попавшая внутрь информация не исчезает, а остаётся запечатанной внутри «чёрной» дыры. При этом такая информация оказывается недоступной для наблюдателя, находящегося за пределами «чёрной» дыры, а разум такого наблюдателя рождает чудовищ. Например, иному наблюдателю начинает казаться, что «чёрная» дыра может служить неким мостом между «нашей Вселенной» и «не нашей Вселенной». И вот по этому мосту та самая, не наблюдаемая теперь, информация каким-то образом «перетекает» в ту, «не нашу Вселенную».

Другая теория – квантовая – выдаёт иной результат. По её представлениям, «чёрная» дыра постепенно испаряется. Это происходит в результате излучения, спорно названного именем Хокинга1. «Излучение Хокинга» – это гипотетический процесс испускания «чёрной» дырой разнообразных элементарных частиц, преимущественно фотонов. Но, несмотря на всю гипотетичность, это излучение вместе с испускаемыми частицами уносит массу, в результате чего масса самой «чёрной» дыры с попавшим в её нутро телом снова уменьшится до некоторого первоначального значения.

Из этого предположения теоретики делают вывод о том, что в результате, якобы, «чёрная» дыра превращает исходное тело в поток разнообразных частиц, а сама при этом собственной массы не меняет. Более того, излучение при этом совершенно не зависит от природы попавшего в «чёрную» дыру тела. Вслед за этим формируется следующий пассаж причинно-следственной связи: всё сказанное, мол, показывает, что «чёрная» дыра уничтожила попавшую в неё информацию. А вся цепочка рассуждений приходит к «очевидному» «парадоксу», который заключается в следующем.

Повторим весь мысленный эксперимент для некой квантовой системы, находящейся в каком-либо чистом состоянии (любое возможное состояние, в котором может находиться квантовая система). Эта система упадёт в «чёрную» дыру, после чего испарится, а сама «чёрная» дыра останется без изменений. В результате, считается, получится преобразование исходного чистого состояния в «тепловое», или смешанное состояние (состояние квантовомеханической системы, в котором полный набор независимых физических величин, определяющих состояние системы, не задан, а определены лишь вероятности нахождения системы в различных квантовых состояниях). Такое преобразование, якобы, не унитарно. А поскольку квантовая механика строится на унитарных преобразованиях, то эта ситуация противоречит исходным постулатам квантовой механики и является «очевидным» «парадоксом».

Разрешение противоречия

Исследователями, «обнаружившими» этот «очевидный» «парадокс», предлагается и его решение. Кратко обозначим его. При разрешении этого «парадокса» считается, что проблема состоит только в том, что две физические теории – классическая и квантовая – якобы, противоречат друг другу. И это противоречие срабатывает только при применении этих теорий к описанию процессов, происходящих в «чёрной» дыре. Из этого разрешатели противоречия делают молниеносный вывод: одна из этих теорий не работает в данном случае. Есть мнения, согласно которым, квантовая механика не работает в сверхсильных гравитационных полях. Есть мнения, что излучение Хокинга не смешанное (то есть не хаотично-тепловое). И в этом случае между излучаемыми частицами существуют связи, кодирующие попавшую в «чёрную» дыру информацию. Тогда в этом случае «чёрная» дыра не уничтожает информацию.

Есть ещё одна попытка решения «парадокса». Речь идёт о гипотезе о AdS/CFT-дуальности (1997), которая устанавливает: квантовая гравитация в анти-де-ситтеровском (то есть с отрицательным космологическим членом) 5-мерном пространстве математически эквивалентна конформной теории поля на 4-поверхности этого мира. По своему построению конформная теория поля унитарна. Поэтому если она дуальна квантовой гравитации, то соответствующая квантовогравитационная теория тоже унитарна. А это, в свою очередь, значит, что информация не теряется. Гипотеза о AdS/CFT-дуальности пока не доказана. Она проверена лишь в некоторых частных случаях. За последние годы накопилось много косвенных указаний в её пользу, и всё большее количество физиков становится на точку зрения, что информация в чёрной дыре не должна теряться.

Есть ещё одна точка зрения. Она предполагает, что исчезновение информации – очередной способ увеличения энтропии во вселенной. Если это так, тогда информация не исчезает бесследно, а становится частью хаоса вселенной. В этом случае информация может быть изъята из вселенной с помощью процесса, уменьшающего энтропию. Однако второе начало термодинамики постулирует: энтропия не уменьшается.

21 июля 2004 года на 17-й международной конференции по гравитации и общей теории относительности в своём докладе [3] Стивен Хокинг, как он считает, показал разрешение этого противоречия анти-де-ситтеровского мира и сделал выводы. Главный вывод – в реальных процессах образования и испарения «чёрных» дыр информация не теряется (то есть ситуация находится в согласии с требованиями квантовой механики). Однако Хокинг не показал, как именно информация покидает чёрную дыру.

Вместо этого учёный сделал утверждение, что истинная «чёрная» дыра как объект с нетривиальными топологическими свойствами не образуется при коллапсе. Образуется лишь «кажущаяся» «чёрная» дыра. Этот объект во многом похож на истинную «чёрную» дыру, но не обладает истинной топологической сингулярностью. Хокинг проанализировал состояние вселенной до образования «чёрной» дыры (начальное) и состояние после её полного испарения (конечное), и из этого анализа показал, что полное преобразование вселенной таким путём является унитарным (хотя это и следует напрямую из AdS/CFT-дуальности). Из этого, якобы, следует, что информация не исчезает.

«Чёрная» дыра

Начнём свой разбор с главной проблемы указанного выше «очевидного» «парадокса». Этой главной проблемой является с одной стороны ИНФОРМАЦИЯ, которая, по словам физиков, всё время куда-то норовит исчезнут, а с другой – «ЧЁРНАЯ» ДЫРА, которая реально-нереальная в мыслях тех же физиков. С последней и начнём.

Сегодня «чёрная» дыра определяется, как область в пространстве-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть её не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света (в том числе кванты самого света). Таким представлениям о «чёрной» дыре исполнилось вот уже почти сто лет. То есть эти представления безудержно устарели и в значительной степени сложены неправильными знаниями о Вселенной, накопленным на тот момент мировой физикой. Достаточно указать на то, что излучение Хокинга, покидающее всё-таки «чёрную» дыру, было «открыто» в 80-х годах.

Более того, в своей работе [4] мы показали, что такое определение космического объекта противоречит логике и законам физики. Если «чёрная» дыра длительное время поглощает вещество и никакое вещество или излучение не могут её покинуть, то, очевидно, «чёрная» дыра будет только прибавлять в массе и размерах, а не испаряться. При таком развитии ситуации просто не остаётся места для того же излучения Хокинга, а сама ситуация сводится к тому, что в результате своей эволюции «чёрная» дыра взорвётся, как обычная звезда, от переизбытка массы.

В основе нашей концепции «чёрной» дыры лежит Периодическая система элементарных частиц [5], в которой показана структура элементарных частиц и описаны процессы, которые с ними могут происходить. Предложенная нами модель развита в ряде последующих работ [6, 7] и др. Согласно нашим расчётам, «чёрная» дыра представляет собой объект, который не имеет ни момента вращения, ни электрического заряда, ни гравитационного поля [8]. «Чёрная» дыра не является объектом вообще, она является областью пространства, в которой происходит окончательное остывание нуклонов и возбуждённых электронов до температуры вакуумного состояния [7]. Этот объект, тот, который мы именуем «чёрной» дырой, является обычным космическим пространством, свободным от массивных тел и от вещества.

Что же касается испарения «чёрных» дыр, или так называемого излучения Хокинга, то это как раз тот механизм, за счёт которого и происходит исчезновение и вещества, и самой «чёрной» дыры. Этот процесс физикам давно и хорошо известен как аннигиляция пар. В этом испарении участвуют электроны e и позитроны e+, которые «сбрасывают» «лишнюю» энергию в виде фотонов 2γ, а оставшееся «нулевое» состояние, к которому приходит пара электрона и позитрона, становится резоном ρ0, то сеть квантом вакуума [7]. Указанные два фотона и представляют собой то самое излучение Хокинга:

e + e+ → ρ0 + 2γ;

Антипод «чёрной» дыры – «белая» дыра – является реальным космическим объектом, в котором происходит разрыв квантов вакуума резонов (рождение пар) с последующим образованием нуклонов и вещества [4, 9]. Этот процесс тоже хорошо и давно знаком физикам – рождение пары (процесс, обратный аннигиляции):

ρ0 + 2γ → e + e+;

«Белая» дыра – это тоже хорошо известный объект: звёзды и планеты. В недрах почти каждой из них находится «белая» дыра, которая и формирует это небесное тело из того вещества, которое получается при нагреве некоторой области вакуума [10]. Оба космических объекта – «чёрная» дыра и «белая» дыра – являются взаимно замкнутой системой круговорота вакуума – вещества. Эта пара объектов напрямую не завязана ни на какой гравитационный запрет. Фотоны могут свободно перемещаться как внутрь обеих дыр, так и из них вовне. Никакое гравитационное притяжение не ограничивает их движения, поскольку никакой гравитации не существует [11].

Особенность «чёрной» дыры состоит в том, что этот объект способен отнять весь избыток тепловой энергии у элементарной частицы (отнять тепловые фотоны), приводя и электрон, и позитрон к нулевому температурному состоянию (когда вращение частицы не имеет радиальной компоненты) [11]. Как мы уже сказали, эта функция реализуется в результате излучения тепловых фотонов. Которое и является тем самым излучением Хокинга. Являющимся, в свою очередь, тем самым неунитарным смешанным состоянием, из которого и возник «очевидный» «парадокс».

Таким образом, само формирование проблемы, вынесенное нами в заголовок настоящей статьи, неправильно. И неправильно оно потому, что современная физика пытается сделать какие-то выводы из неправильного представления о гипотетическом объекте (о «чёрной» дыре). Ещё раз подчеркнём: «чёрная» дыра – это открытый космос, расположенный вдалеке от небесных тел. Излучение Хокинга, тепловое электромагнитное излучение, – это то, что сегодня называют реликтовым излучением. Температура излучения – это показатель потери частицами последнего уровня энергии в виде фотонов реликтового излучения. После излучения последнего фотона элементарная частица переходит в состояние кванта вакуума, который больше не излучает фотонов. То есть на вид он поэтому и есть чёрный.

Информация, «исчезающая» в «чёрной» дыре

В русле науки Организмики в описываемой проблеме нас больше заинтересовала вторая её часть – исчезающая информация. Во-первых, мы благодарим международную команду физиков, которые занимаются фундаментальными вопросами, за то, что они встали на позицию Организмики и теперь уверенно утверждают, что мир состоит из информации – ведь именно это следует из их спора: сохраняется ли или уничтожается информация, при исчезновении вещества и материи. Напомним постулат 1.1. Организмики, его мы опубликовали (русс. [12], англ. [13]) первым – в январе 2003 года: всякий организм состоит исключительно из информации о взаимодействии информаций.

Напомним, изначально, физика сформировалась, как «наука, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие закономерности явлений природы, свойства и строение материи и законы её движения». Физика развивалась, как «экспериментальная наука: её законы базируются на фактах, установленных опытным путём». Сформированные «разделы физики частично перекрываются вследствие глубокой внутренней взаимосвязи между объектами материального мира и процессами, в которых они участвуют» [14]. Но по мере исследований учёные-физики так и не достигли внятного понимания, что такое материя. В результате, это понятие так и осталось в пределах другой науки – философии: «материя (лат. materia – вещество) – философская категория для обозначения объективной реальности» [15].

Использованный в переводе термин «вещество» стал самостоятельным понятием, обозначающим «вид материи, обладающей массой покоя. В конечном счёте, вещество слагается из элементарных частиц, масса покоя которых не равна нулю (в основном из электронов, протонов и нейтронов). В классической физике вещество и физическое поле противопоставлялись друг другу как два вида материи, у первого из которых структура дискретна, а у второго – непрерывна. Квантовая физика, внедрившая идею двойственной корпускулярно-волновой природы любого микрообъекта, привела к нивелированию этого представления. Выявление тесной взаимосвязи вещества и поля привело к углублению представлений о структуре материи. На этой основе были строго разграничены понятия вещества и материи, отождествлявшиеся в науке на протяжении многих веков» [16].

Что же касается ИНФОРМАЦИИ, то определение этой категории в физике такое – «любые сведения и данные, отражающие свойства объектов в природных (биол., физ. и др.), социальных и технических системах и передаваемые звуковым, графическим (в т. ч. письменным) или иным способом без применения или с применением технических средств». Информация стала общенаучной категорией с середины 20-го века. Это было связано с введением количественной меры информации, разработкой теории информации, всеобщим распространением ЭВМ (позже – компьютеров), становлением информатики [14]. Информатика явилась одним из вариантов развития системных знаний, которые эволюционировали в системный анализ, а далее эту эстафету приняла наука Организмика [1], которая ввела новую – организмическую парадигму [17], совместившую понятия «информация» и «организм».

В Организмике информация – это «составная часть наблюдаемого организма [18] – мельчайший организм, матрица которого в контексте поставленной задачи рассматривается, как единое целое» [19]. Это определение отличается от физического определения информации, но по своей сути оно ближе к тому, о чём говорят физики в контексте ситуации с «чёрной» дырой. Говоря об исчезающей информации, физики вряд ли имеют в виду «сведения и данные, отражающие свойства объектов», ведь, согласно физической парадигме, в «чёрную» дыру попадает, затягивается, падает или помещается ТЕЛО, физическое тело, а не его описание.

Упавшее в «чёрную» дыру тело, в представлениях физиков, состоит из вещества, комбинации полей, что вместе составляет материю, то есть тело – это материальный, а не информационный объект. Тогда для любителей парадоксов здесь и следует обнаружить первый реальный парадокс: в «чёрную» дыру попадает материя, а исчезает (или нет) информация – каков механизм этой трансформации? Если такой механизм? Описан ли он в физике? Напрямую найти такое описание вряд ли удастся. Но физический механизм превращения материи (вещества и поля) в информацию в классической физике действительно существует.

«Важность (ценность) какой-либо информации зависит от множества обстоятельств и, по существу, не поддаётся формализации. В то же время во многих случаях, в которых применим статистический подход к процессам получения и передачи информации, полезным оказывается введённое К. Шенноном (С. Shannon) представление о количестве информации, содержащемся в том или ином сообщении. Представление о количестве информации тесно примыкает к понятию энтропии. Связь между этими понятиями становится особенно содержательной, если учесть, что получение любой информации (например, в процессе измерения какой-либо физической величины) неизбежно связано с определёнными затратами анергии и времени» [14].

Таким образом, механизм перевода материи и вещества в информацию есть – и этот механизм называется ЭНТРОПИЯ, а далее – информация втекает в физику через энергию и время. Понятие «энтропии» было впервые введено немецким физиком Р. Клаузиусом (1865) в термодинамике – для определения меры необратимого рассеяния энергии. Энтропия применяется также в статистической физике – как мера вероятности осуществления какого-либо макроскопического состояния. Есть энтропия и в теории информации – здесь она понимается как мера неопределённости какого-либо опыта (испытания), который может иметь разные исходы. Эти трактовки энтропии, естественно, имеют глубокую внутреннюю связь, и на основе представлений об информационной энтропии можно вывести все важнейшие положения статистической физики [16].

Энтропия

Таким образом, информация давно уже проникла в глубинные слои физики, поэтому учёные-физики столь свободно оперируют этим понятием, когда рассуждают о трансформациях вещества и поля в пределах «чёрной» дыры и за её пределами. То есть остаётся сделать только один шаг – ОБЪЯВИТЬ, что в основе вещества и материи лежит информация. И привыкнуть к этому. Поскольку информация через энтропию вторгается в физику со стороны термодинамики, то природа энтропии, а, значит, и информации, в физике связана с ТЕПЛОТОЙ (энергией).

dS = dQ/T;

где:
S – энтропия, Q – количество теплоты, T – температура.

Из второго начала термодинамики видно, что энтропия является функцией состояния. А с учётом первого начала термодинамики, если выбрать в качестве независимых переменных внутреннюю энергию и объём, то энтропия представляет собой термодинамический потенциал. Частные производные энтропии, связаны с температурой и давлением, определяют уравнения состояния системы, одно из которых лежит в основе определения абсолютной температуры [16]. Через энтропию вычисляются легко не только «обычные» физические характеристики, касающиеся состояния вещества, но и величины, характеризующие динамическое состояние системы, вычисляются аналогично.

В неравновесной термодинамике энергия может быть определена для таких неравновесных состояний, когда можно ввести представление о локальном равновесии термодинамическом в отдельных подсистемах (например, в малых, но макроскопических объёмах). Для пространственно неоднородных неравновесных систем второе начало термодинамики может быть записано в виде уравнения баланса для плотности энтропии S(x, t), где х – радиус-вектор физически бесконечно малого элемента среды:

∂S(x, t)/∂t = – divJS(x, t) + σ(x, t);

где:
JS(x, t) – вектор потока энтропии.

Отсюда находятся разнообразные величины: локальное производство энтропии, полное производство энтропии по объёму системы, а также учитываются термодинамические силы (градиенты температуры, химических потенциалов компонентов, массовой скорости и т. д.), потоки (теплоты, вещества, импульса и др.) и др.

Энтропия в равновесной статистической физике зависит от выбора статистического ансамбля. Для микроканонического ансамбля Гиббса, описывающего равновесное состояние изолированных систем, энтропия выражается через статистический вес состояния W(Ε, N, V):

S = k lnW(Ε, N, V);

где:
W(Ε, N, V) – число квантовомеханических состояний, энергия которых Ε лежит в узком интервале ΔΕ вблизи значения Ε системы из N частиц в объёме V.

Вдали от областей сосуществования фаз и критических точек значения энтропии, вычисленные с помощью различных ансамблей Гиббса, совпадают с термодинамической энтропией в пределе N→; , V→. при N/V = const.

Энтропия Su в статистической физике связана с информационной энтропией, которая служит мерой неопределённости сообщений (сообщения описываются множеством величин х1 х2, ..., хn и вероятностей Р1, Р2, ..., Рn их появления). Величина Su = 0, если какая-либо из Pk = 1 (k = 1, … n), а остальные – нулю. То есть получается, что информация достоверна, или неопределённость отсутствует. Энтропия принимает наибольшее значение, когда неопределённость в информации максимальна.

Из вероятностной трактовки энтропии в статистической физике выводятся основные равновесные распределения. Это – каноническое распределение Гиббса, которое соответствует максимальному значению информационной энтропии при заданной средней энергии. И это – большое каноническое распределение Гиббса (при заданных средней энергии и среднем числе частиц в системе).

В неравновесной статистической физике энтропия зависит от способа описания неравновесного состояния системы. Энтропия в неравновесной статистической физике пропорциональна (S = kSu) максимуму информационной энтропии. В неравновесной статистической физике закон возрастания энтропии тесно связан со свойством симметрии уравнения Лиувилля относительно обращения времени.

Понятие энтропии используется также в классической механике как характеристика динамического хаоса в системах с неустойчивостью движения – экспоненциальной расходимостью близких в начальный момент траекторий. Количественной мерой неустойчивости таких систем служит энтропия Крылова-Колмогорова-Синая [14].

Теперь подытожим весь этот широкий спектр определений и свойств энтропии. Дадим философское осмысление этой величины. Среди таких осмыслений, пожалуй, наиболее интересное такое определение: энтропия – часть внутренней энергии замкнутой системы или энергетической совокупности Вселенной, которая не может быть использована, в частности, не может перейти или быть преобразована в механическую работу [20]. Это, конечно, намёк на КПД, но с точки зрения физики, не известно никаких ограничений для переработки любого количества внутренней энергии системы. Диссипация энергии не есть невозможность её превращения в работу. Это просто другие пути такого превращения. Например, тепло от холодильника отводится радиатором. Этот процесс существует, но это не значит, что нет возможности собрать это тепло и использовать его для производства работы. Просто на первый план в таких сборах выходит несоизмеримость затрат на сборы и положительного эффекта от них.

В статистической физике энтропия выражает неопределённость микроскопического состояния системы: чем больше микроскопических состояний системы соответствуют данному макроскопическому состоянию, тем выше термодинамическая вероятность и энтропия последнего. Система с маловероятной структурой, предоставленная самой себе, развивается в сторону наиболее вероятной структуры, т.е. в сторону возрастания энтропии. Но это относится только к замкнутым системам [14].

В общем, ситуация в «чёрной» дыре, по мнению физиков, связана с энергетическими превращениями частиц и полей, которые можно свети к информационному описанию через энтропию. В результате барьер вещество-информация преодолевается, и на выходе получается утверждение, что информация не исчезает либо исчезает – в зависимости от вывода. Если говорить простыми словами, то в «чёрной» дыре вещество и поля разбираются на столь мелкие части, что становится важным не их количественный учёт, а учёт их присутствия, то есть вероятностный. Что, на самом деле, не совсем верно само по себе, а согласно нашей модели «чёрной» дыры, неверно в корне.

Наша модель «чёрной» дыры говорит о том, что в этом космическом объекте не происходит разборки вещества, как такового. Происходит изъятие температуры из вещества, причём происходит оно на уровне элементарных частиц. В результате всё вещество – состоящее из нуклонов и лептонов – приходит к одному конечному ТЕМПЕРАТУРНОМУ результату: вещество превращается в вакуум, который состоит из сцепленных электрон-позитронных пар [7]. Информация в этом случае остаётся на уровне вакуума.

Информация

Ещё раз напомним определение понятия «информация», принятое в Организмике: информация – это «составная часть наблюдаемого организма – мельчайший организм, матрица которого в контексте поставленной задачи рассматривается, как единое целое». Опуская пока из рассмотрения ссылку на понятие «матрица», заметим, что информация в Организмике – это вполне конкретный объект или тело (на языке физики). В статье [1] мы отмечали, что одной из дисциплин, напрямую входящих в Организмику, исторически считается кибернетика. Напомним, соотношение двух наук следующее.

Кибернетика, как более узкоспециализированная наука, «изучает машины и живые организмы исключительно с точки зрения их способности воспринимать определённую информацию, сохранять эту информацию в "памяти", передавать её по каналам связи и перерабатывать её в "сигналы", направляющие их деятельность в соответствующую сторону» [21]. Организмика имеет более широкий предмет изучения: «Организмика – изучает устройство мира, его организацию и взаимодействие его частей» [22]. В этой связи определения некоторых понятий различаются. В кибернетике информация тоже является ключевым понятием.

Вот определение: «информация – основное понятие кибернетики. Интуитивное представление об информации относительно каких-либо величин или явлений, содержащейся в некоторых данных, в кибернетике ограничивается и уточняется. В некоторых случаях возможность сравнения различных групп данных по содержащейся в них информации столь же естественна, как возможность сравнения плоских фигур по их "площади": независимо от способа измерения площадей можно сказать, что фигура "А" имеет не большую площадь, чем "В", если "А" может быть целиком помещена в "B". Более глубокий факт – возможность выразить площадь числом и на этой основе сравнивать между собой фигуры произвольной формы – является результатом развитой математической теории. Подобно этому фундаментальным результатом теории информации является утверждение о том, что в определенных, весьма широких, условиях можно пренебречь качественными особенностями информации и выразить ее количество числом. Только этим числом определяются возможности передачи информации по каналам связи и ее хранения в запоминающих устройствах» [21].

Таким образом, с точки зрения кибернетики, по каналам связи движутся числа, внутреннее существо которых не представляет для кибернетики интереса. Но с точки зрения Организмики, помимо этих чисел интерес для изучения представляет не только носитель этих чисел, но всё остальное их внутреннее существо. Так, если мы рассматриваем компьютерную систему, то, с точки зрения кибернетики, основной является задача передачи информации, её хранения и обработки, а с точки зрения Организмики, основная задача сводится к созданию и исследованию как внутренних, так и внешних организмов, включающих эту компьютерную систему. Таким организмами являются не только компоненты компьютерной системы, но и её программы, а также вся информация, создающаяся, циркулирующая, хранящаяся и обрабатываемая в ней.

В организмическом случае информация не может быть представлена числом. Каждая информация имеет своё собственное уникальное воплощение – представляет собой законченный организм. Напомним пример, «пользуясь таблицей умножения в математике, мы не интересуемся составом чернил, которыми написаны цифры, не интересуемся устройством дисплея, на котором демонстрируются цифры; не интересуемся программным алгоритмом, на котором происходит вычисление в калькуляторе. Единицей информации в этом случае считаем число, цифру, символ, действие» [19]. В этом случае понятие информации ближе к кибернетическому.

Но, «ставя эксперимент по химии получения соли путем вступления в химическую реакцию кислоты и металла, мы не интересуется составом кварков в электронах и протонах реагирующих веществ; мы не интересуемся астрологическими факторами. Единицей информации в этом случае считаем атом, молекулу, валентность, изотоп. Начиная строить новый город, мы не интересуемся составом клеток тех людей, что станут его жителями; мы не интересуемся количеством электронов и протонов, затраченных для его строительства. Единицей информации в этом случае считаем человека, материалы, оборудование, виды коммуникаций» [19]. В этих случаях понятие информации имеет организмическое наполнение.

Поэтому, возвращаясь к ситуации с «чёрной» дырой, мы должны чётко представлять себе, что в неё (по версии некоторых физиков) в качестве информации попадают организмические объекты – это то самое вещество. Это не кибернетические числа. Эти объекты должны претерпевать физические изменения (если таковые происходят), а не кибернетические. Только в математической модели можно описать числами поведение информации, и тогда она может исчезнуть в результате неких манипуляций. В реальном мире действующая система описывается реальными организмами, которые невозможно свести только к числу, поэтому реальные организмы невозможно уничтожить в процессе уничтожения информации.

Поскольку информация – это самостоятельный организм, а любой организм состоит из своей собственной информации, то процесс уничтожения информации сводится к разборке прежнего организма на составляющие его информации, а затем, к разборке этих информаций на составляющие их информации, и так далее. Этот процесс бесконечен, и каждый уровень разборки происходит по своим законам и с применением своих технических решений. Никакой один единственный метод или механизм не может уничтожить всю многоуровневую структуру информации, но может стереть её градиент до уровня носителя. Это, как например, засветить фотоплёнку, изображение на которой формируется градиентами химически прореагировавших веществ: изображение = информация стёрта, а плёнка = носитель цел.

Точно так же ситуация обстоит с записью и стиранием звука на магнитофоне. Его магнитная головка воздействует на магнитный слой плёнки так, что выравнивает все магнитные «пылинки» вдоль одного направления. Градиент намагниченности по направлению и уровню убирается, и информация стирается. То есть информация стирается до уровня выравнивания, до уровня равновесного состояния – если это касается термодинамических характеристик. То есть до состояния «абсолютного» нуля. Но тот слой организмов, которым формируется этот «абсолютный» ноль, остаётся неизменны и таким, чтобы состояние, называемое «абсолютным» нулём, оставалось реализованным.

Заключение

Даже если допустить, что «чёрная» дыра является тем механизмом, который разбирает вещество на элементарные частицы, этот объект не является универсальным. Он структурно подчинён Вселенной, то есть она является большим по уровню объектом, чем «чёрная» дыра. Так же обстоят дела и в меньшую сторону. Разборка, осуществляемая «чёрной» дырой (по мнению некоторых физиков), происходит только в диапазоне «вещество – элементарные частицы». А это не весь диапазон и даже не мельчайшая его часть. По крайней мере, в качестве излучения Хокинга фотоны покидают «чёрную» дыру целыми и невредимыми.

Если же придерживаться нашей версии устройства «чёрной» дыры, то есть – это космос, то ситуация выглядит следующим образом. Вещество остывает, теряя температуру в виде покидающих вещество фотонов (излучение Хокинга). Температура и фотоны – это кванты энергии, которые несут в себе описание (информацию) поперечных колебаний движущихся в веществе по кольцевым орбитам элементарных частиц. С потерей последнего фотона орбиты электронов и позитронов вещества становятся идеально круглыми (при абсолютном нуле температуры). В таком состоянии вещество переходит в вакуум, который представляет собой равномерное трёхмерное поле кольцевых электрон-позитронных структур, не имеющих между собой никаких отличий.

Это состояние аналогично отформатированному диску компьютера, то есть вся информация с вещества оказывается действительно стёртой. Но это не значит, что она исчезла бесследно. Информация осталась в составе характеристик фотонов, покинувших вещество при переходе его в вакуум. Эти фотоны имеют между собой множество различий, в соотношении которых сохраняется информация. Это, например, световые образы звёзд, которые уже улетели с прежних мест, а до нас доходят движущиеся в пространстве образы старых мест их нахождения. Это и электромагнитные волны радиопередач, которые также движутся в пространстве с конечной скоростью, но в отрыве от своего источника.

Ситуация понятна из ещё более простого примера. Если на некотором камне начертана некая информация, и её необходимо передать другому человеку, то первый может просто передать ему этот камень (он, как покинувший вещество фотон). Тогда первый человек лишится не только информации, но и камня, на котором она была начертана. Если перейти на язык энергии, то для передачи информации нужна энергия. Чем больше энергия, тем дальше информация переместится. Энергия пропорциональна теплоте и через неё температуре. Поэтому вещество, теряя фотоны, теряет энергию и остывает. Становясь в итоге вакуумом, структура которого дальнейшему изменению не подлежит.


1 Излучение теоретически предсказано Стивеном Хокингом в 1974 году [S. W. Hawking. Particle Creation by Black Holes Comm. Math. Phys. 43 (1975) 199 – 220] после его поездки в Москву в 1973 году. Советские учёные Яков Зельдович и Алексей Старобинский показали Хокингу, что, в соответствии с принципом неопределённости квантовой механики, вращающиеся «чёрные» дыры должны порождать и излучать частицы [Stephen Hawking. A Brief History of Time. – Bantam Books, 1988].

Литература:

  1. Дикусар В.В., Тюняев А.А., Системный анализ и Организмика: от частного к общему. Динамика неоднородных систем / Под ред. чл.-корр. РАН Ю.С. Попкова // Труды Института системного анализа РАН. – 2008. – № 32 (3). – С. 317 – 331.
  2. Andrey A. Tiuniayev. Organizmica, a fundamental science. Organizmica. – 2003. August, #7.
  3. S. W. Hawking. Information Loss in Black Holes. Phys.Rev.D72:084013,2005. 15 Sep 2005.
  4. Дикусар В.В., Тюняев А.А. «Белая» и «чёрная» дыры // Динамика неоднородных систем / Под ред. чл.-корр. РАН Ю.С. Попкова // Труды Института системного анализа РАН. – 2010. – № 53 (3). – С. 44 – 72.
  5. Тюняев А.А., Периодическая система элементарных частиц // Организмика - фундаментальная основа всех наук. Том III. Физика. – М.: Спутник +. – 2009.
  6. Дикусар В.В., Тюняев А.А. Резон – квант пространства: свойства, особенности, качества // Динамика неоднородных систем / Под ред. чл.-корр. РАН Ю.С. Попкова // Труды Института системного анализа РАН. – 2010. – № 50 (1). – С. 72 – 79.
  7. Дикусар В.В., Тюняев А.А. «Вакуум: концепция, строение, свойства» // Отв. редактор член-корр. РАН Ю.А. Флёров. – М.: ФГБУН Вычислительный центр им. А.А. Дородницына Российской академии наук. – 2013.
  8. Тюняев А.А., Новые характеристики «чёрных дыр»: гравитация отсутствует. Organizmica. – 2009. – Сентябрь, № 9 (80).
  9. Дикусар В.В., Тюняев А.А., Особенности природы нейтрона для практического применения: рождение, конструкция и конденсированные свойства // Сб. материалов научно-технической конференции «Теплофизика-2012». Обнинск: ФГУП «ГНЦ РФ-ФЭИ», 24 – 26 октября 2012.
  10. Дикусар В.В., Тюняев А.А. Гипотеза формирования Земли на основе современных представлений о вакууме // Сб. материалов 2-й школы-конференции «Гординские чтения». Москва: Институт физики Земли РАН. 21 – 23 ноября 2012.
  11. Тюняев А.А., Единая теория поля / Theory of everything. Organizmica. – 2014.
  12. Тюняев А.А., Постулаты Организмики. Organizmica. – 2003. – Январь, № 0.
  13. Andrey A. Tiuniayev. Postulates of fundamental science Organizmica. Organizmica. – 2003. August, #7.
  14. Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. – М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.
  15. Большая советская энциклопедия: В 30 т. - М.: "Советская энциклопедия", 1969-1978.
  16. Физический энциклопедический словарь. – М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983.
  17. Тюняев А.А., Новая парадигма в науке – парадигма Организмики. Organizmica. – 2003. – Декабрь, № 11.
  18. Тюняев А.А., Определение понятия «организм». Organizmica. – 2003. – Ноябрь, № 10.
  19. Тюняев А.А., Определение понятия «информация». Organizmica. – 2003. – Ноябрь, № 10.
  20. Философский энциклопедический словарь. 2010.
  21. Математическая энциклопедия. – М.: Советская энциклопедия. И. М. Виноградов. 1977–1985.
  22. Тюняев А.А., Предмет, изучаемый Организмикой. Organizmica. – 2003. – Ноябрь, № 10.