Астрофизика – и ее понятия. О роли случайности во Вселенной


Карта сайта

            
Астрономия
древнейшая из наук
 Античная астрономия
 Хронология астрономии
 Современная астрономия
Основы астрономии
 Начала астрономии
 Время и небесная сфера
 Созвездия
 Движение небесных тел
 Астроприборы
 Астрофизика
 Обзоры астрооборудования
 Астрономические наблюдения

Общая астрономия
 Солнечная система
 Звезды
 Наша Галактика
 Внегалактическая астрономия
 Внеземные цивилизации
 Астрономы мира и знаменательные даты

Дополнительно
 Форумы Astrogalaxy.ru
 Астрономия для детей
 Планетарии России
 Это интересно
 Новости астрономии
 О проекте
строительные бытовки купить






О роли случайности во Вселенной


О том, что случайности неискоренимы, каждый человек знает по собственному опыту. На земле технологические случайности, как правило, считаются следствием плохой организации производственного процесса. Но дело в том, что наблюдения астрономов подтверждают большое влияние случайностей и для космических процессов. Понятно, что космические случайности нельзя объяснить плохой организацией космического процесса, как это делается при авариях на Земле. Космос - самоорганизующаяся система. А это значит, что в каждый данный пространственно-временной момент эта система организуется оптимальным для данной ситуации образом. Из этого следует, что случайность вмонтирована в структуру Мироздания, и воспринимать это нужно как данность. При таком подходе довольно скоро становится очевидным, что случайность является не только деструктивным механизмом, но и созидательным. Приведём примеры, подтверждающие сказанное.


Первый, давно известный пример - давление газа на стенки закрытого сосуда. Давление газа есть детерминированная (т.е. не случайная) величина, но порождается она случайным, хаотическим движением молекул газа в сосуде.


Второй, не столь известный пример, - возникновение в галактиках специфической силы, формирующей наблюдаемые экзотические формы галактик. Вот фотографии некоторых таких галактик:


Кольцевые галактики с ядром в центре, со слегка смещённым ядром, с сильно эксцентричным ядром, совсем без ядра.


Рис. 1






Спиральная галактика, видная с ребра и изогнутая в виде интеграла. Большинство спиральных галактик имеет такую изогнутую форму.


Рис. 2 ESO 510-13










Галактика с полярным кольцом (ГПК). Слева фотография галактики, а справа от неё схема строения галактики (из спектральных наблюдений следует, что оси вращения центрального тела и кольца вокруг него взаимно перпендикулярны).


Рис. 3






Краткий обзор галактик необычной формы и графическая иллюстрация расчётов даны в статье "Как создаются формы галактик". В конце этой статьи даётся пояснение того, как возникает сила, формирующая такие экзотические формы галактик. Данная сила названа квазилоренцевой. Происхождение этого термина объясняется в статье "Сила, образующая детали галактик". Предпосылками к возникновению квазилоренцевой силы служат слабая ионизация газовых облаков (~ один ион на 1000 нейтральных атомов) и слабое магнитное поле на краю галактики. Но реализует эти предпосылки к возникновению формирующей силы именно хаотическое движение атомов в газовых облаках.


Третий пример, относящийся к самому низкому уровню организации материи, описан в статье "Эфирные теории гравитации". Это возникновение силы гравитации из хаотичности движения простейших частиц материи - гравитонов.


Подчеркнём, что во всех трёх приведенных примерах хаотическое движение элементов рассматриваемой системы приводит к возникновению детерминированной силы - силы давления, квазилоренцевой силы, силы гравитации.


Физические системы, состоящие из элементов, некоторые параметры которых имеют случайные значения, называются стохастическими (от греческого слова стохос, что можно перевести как случайность). Стохастические системы изучаются методами, которые носят название статистических или вероятностных - по названию соответствующих математических дисциплин. Возникновение детерминированной силы определённого вида в стохастических системах объясняется тем, что совместное действие большого числа одинаковых и независимых случайных факторов усредняется и приводит к результату, который не зависит от случая. В математике это называется законом больших чисел. Но что значит на практике "очень большое число случайных факторов"? А что мы будем наблюдать, если число случайных факторов большое, но не очень? Небольшое? Малое? Строгие, формализованные ответы на эти вопросы дают теория вероятностей и математическая статистика. Но качественное описание наблюдаемой картины при уменьшении количества действующих факторов можно дать, не углубляясь в математические дебри. Пусть, например, прибором усредняются модули импульсов молекул. Если при усреднении число молекул невелико, то в одном случае чисто случайно все слагаемые могут оказаться с большими значениями импульса. Усреднённый результат получится большим. В другом случае наоборот все слагаемые будут с малыми значениями импульса. Усреднённый результат будет иметь маленькое значение. В третьем случае результат окажется промежуточным между первым и вторым.


Чтобы понять, как могут быть истолкованы полученные результаты, нужно учесть, что окончательный вывод делает не прибор, а человек. Характерным примером двух возможных подходов в данном случае может служить известный спор между Нильсом Бором и Максом Борном с одной стороны и Альбертом Эйнштейном с другой стороны.


М. Борн: Движение частиц следует вероятностным законам.

А. Эйнштейн: Бог не играет в кости. Вероятностный характер свидетельствует лишь о том, что наше знание физической сущности микропроцессов неполно.


Как бы соглашаясь с Эйнштейном, Макс Борн даже утверждал: "сама вероятность распространяется в соответствии с законом причинности". То есть вероятность детерминирована? Это довольно странное утверждение по отношению к вероятности.


Впрочем, представление о стохастичности систем с большим количеством элементов и о законе больших чисел позволяет понять, в чём заключается закон причинности для распространения вероятностей, о котором говорил Макс Борн.


По-видимому, дело обстоит так. Стохастичность гравитонов вблизи начального уровня организации материи с достоверностью рождает гравитацию (стохастическая теория Антонова). Сила гравитации рождается детерминировано именно потому, что в данном случе "число случайных факторов очень большое". Далее в игру вступают частицы-мишени, с которыми непосредственно взаимодействуют гравитоны. Частицы-мишени являются объектами гораздо более крупными, чем гравитоны. Они образуют стохастическую систему следующего уровня (стохастическая теория Наумова). Но плотность частиц-мишеней уже недостаточна для создания детерминированных эффектов. Поэтому порождением стохастической системы частиц-мишеней является принципиально вероятностная квантовая механика, что и показывает теория Наумова.


Ни одна из трёх теорий гравитации (Антонова, Наумова, Рыкова), рассмотренных в статье "Эфирные теории гравитации", не является полной и законченной. Но несомненно, что в этих теориях просматривается следующая тенденция:


.

Область знания о микрообъектах в области от гравитонов до атомов почти сплошь состоит из белых пятен. Поэтому квантовая механика пока ещё не наука, а, скорее, сборник рецептов для расчётов. Недаром девизом Макса Борна было "Сперва начать считать, потом думать". Ничего катастрофического в этом нет. Человечество всегда сперва узнавало, КАК надо что-то делать, и только много позже начинало понимать, ПОЧЕМУ надо делать именно так. По-видимому, до понимания "ПОЧЕМУ" ситуация в квантовой механике ещё не дозрела. О том, как реально выглядит цепочка (1) на микроуровне сейчас не известно. Но на макроуровне такая цепочка прослеживается. Вот её фрагмент:


Рис. 4





Атом газа - детерминированный объект, обладающий вполне определёнными массой и импульсом.

Облако газа - стохастичесая система.

Протозвезда (уплотнившееся, но ещё не вспыхнувшее газо-пылевое облако) - детерминированный объект. Звёздная ассоциация (гравитационно не связанная группа звёзд) - стохастическая система.

Галактика (гравитационно-связанная система из звёзд, межзвёздного газа и пыли) - детерминированный объект.


Далее следует скопление галактик (в среднем 130 галактик) - стохастическая система, и т.д. Стохастическая система каждого следующего уровня рождает собственные, присущие только ей эффекты - детерминированные силы, или детерминированные объекты (например, спиральные галактики с профилем, искривлённым в виде интеграла, образуются именно в скоплениях галактик). И в этом смысле структуры Космоса от микро- до макроуровня единообразны.





1. Подготовлено проектом 'Астрогалактика'
2. Публикация проекта, 20 августа 2013 года
3. Автор статьи Л.М. Топтунова
для проекта 'Астрогалактика'



Главная страница раздела

Copyright © 2004 - 2016, Проект 'Астрогалактика' • выпущен 12.07.2004