"Я думаю - ученые соврали,

Прокол у них, в теории порез

Развитие идет не по спирали,

А вкривь и вкось, вразнос, наперерез"

В.С Высоцкий

На основании опубликованной работы [1] в этой статье сделана попытка философского анализа эволюции природных систем, включающих атомные ядра, элементы и минералы.

Этот подход заключается в эмпирическом развитии атомно-ядерных классификаций [2], выявлении их структурного единства, найденного с помощью широко известных теоретико-числовых математических конструкций таких как числа Фибоначчи, Люка, простые числа и т.д.

Идеология данного направления находится в главном философском фарватере различных приложений его в математике, физике, химии, биологии, механике, экономике, и даже в архитектуре, изобразительном искусстве, музыке, поэзии, кинематографии и т.п. [3-7].

Особенно последовательно и плодотворно математический и междисциплинарный подход развивается школой, объединённой Музеем Золотого Сечения, созданным д.т.н., профессором математиком А.П. Стаховым, Фибоначчи 21-ого столетия, автором проекта "Компьютеры Фибоначчи"(1977), обобщающей монографии "Математика Гармонии" (2009 г.), ряда математических образовательных программ и других реальных действий: патентов, изобретений и т. д.

Разносторонние применения чисел Фибоначчи и численных приближений к "золотому сечению", как иррациональной математической константе, часто вызывают скептическое отношение некоторых элитарных представителей точных наук, которые, объявляя, что "математика является частью физики", тем самым постулируется, что экспериментальный физический мир Природы является следствием мира идей.

Возможные причины этого в том, что 1) при конкретных применениях численных приближений к математическим константам часто не рассматривается точность; 2) в приложениях нередко смешиваются чисто субъективные, не объясняемые мотивы великих музыкантов, архитекторов, поэтов и других творческих личностей и попытки найти элементы гармонии в их произведениях, и объективные, гармонично существующие в Природе материальные объекты, независимые от субъектов их интерпретации, без вмешательства творческих личностей. Это-главный вопрос философии, обозначенный в виде антропного принципа, для физики является не актуальным поскольку автоэволюция атомных ядер, элементов и т.д., может происходить во времени-пространстве при отсутствии жизни и разумных существ.

В своей работе мы будем стараться оценивать точность дискретных числовых приближений к иррациональным математическим константам типа золотого сечения, а также иметь дело с реальными природными объектами - атомными ядрами, атомами и минералами. При этом использовать только те геометрические формы, существование которых в Природе ни у кого не может вызвать сомнения, например, спиральные закономерности расположения биологических объектов в явлении филлотаксиса. При рассмотрении свойств элементов будем использовать и развивать симметрию элементов в виде двурядных табличных форм, предложенных 140 лет назад самим Д.И. Менделеевым. Несмотря на множество предложенных после Менделеева (около 1000) форм, двурядные формы не предлагались. По мнению замечательного русского философа Г.В. Чефранова: "Сущность симметрии кроется в ее информационности", и именно "...симметрия оказывается одним из краеугольных камней мироздания". С этой точки зрения разделение элементов на два множества по заряду Zнечет-Zчет вводит в систему атомов элемент симметрии (зеркальное отражение).

Отметим, что в монографии [16] приведено термодинамическое обоснование водородного и гелиевого периодов химических элементов, которое "...вносит в периодическую систему космохимический аспект".

Известный шведский цитогенетик А.Лима де Фариа первый ввел термин «автоэволюция» в своей уникальной замечательной книге «Эволюция без отбора», где на современном уровне науки провозгласил «автоэволюцию физического мира» или существование трех эволюционных процессов, предшествующих биологической эволюции и канализировавших ее. [9]. Уровни этих процессов: элементарные частицы, химические элементы и минералы. Такая классификация уровней является разнородной по своим эмпирическим основаниям, так как химические элементы и минералы – это простые тела, доступные макроэкспериментированию, или макротела, а элементарные частицы – это микротела - материальные образования, изучение макросвойств которых невозможно из-за очень малых времен их жизни, за некоторыми исключениями (электрон, протон).

Физические константы, используемые в теоретических моделях и на практике, естественно делятся на две группы: 1) константы присущие микромиру; 2) характерные для макромира. Их нельзя смешивать при использовании, т.к. они относятся к разноуровневым объектам. Поэтому третьим материальным уровнем следует считать атомные ядра с их конкретными ( в большинстве своем неизвестными) макросвойствами, однако, основным из их свойств является распространенность атомных ядер (изотопов) в элементах. Изменения относительных распространенностей изотопов в конкретных элементах может определить уровень эволюции ядер элементов. Одни и те же относительные распространенности ядер в атомах могут образовываться в различных ядерных процессах и дать различные абсолютные распространенности элементов, что говорит о независимости ядерной и атомной автоэволюции. Из фактического материала по распространенности изотопов и элементов можно допустить, что ядерная и атомная эволюции протекают независимо друг от друга. Этот вывод следует из рассмотрения ядерных составов в различных звёздных объектах на разных этапах звёздной эволюции.

Настоящий опыт показывает, что наблюдаемые и/или вычисляемые распространенности элементов в различных космических объектах: звездах, Солнечной системе и самой Земле существенно различаются друг от друга. Останавливаться на этих глубоких вопросах астрофизики, астрономии [10] здесь нет возможности, отметим только, что эволюция элементов, т.е. динамика их распространенностей является следствием эволюции атомных ядер, причина которой скрыта во взаимодействии их внутренних свойств и свойств внешней среды. Но внешняя среда не обязательно является одной и той же для таких различных объектов как ядра и атомы.

В статье "Основные черты физического мира. Форма и эволюция" крупнейший немецкий математик Г. Вейль писал: "Видимые характеристики физического объекта обычно являются результатом взаимодействия их внутреннего строения (constitution) и окружающей среды." Постулируемые новые геометрические представления фенотипических связей между атомами и ядрами могут быть полезны для эмпирического изучения макросвойств на основе микроскопических индивидуальных характеристик, являющихся параметрами порядка для макроструктур.

«История исследований короткоживущих ядер (речь идет об относительно долгоживущих ядрах- Д.,Г.) изобилует резкими поворотами и противоположными результатами». [10]. Стыковка достижений современной ядерной физики с астрофизикой носит ограниченный характер. Усилия направляются на объединение результатов лабораторных измерений сечений ядерных реакций с данными астрономов, космохимиков, геохимиков о распространенности химических элементов в разных участках Вселенной. Различия химического состава для разных типов звезд на этапах звездной эволюции являются проблематичными и зависящими от принимаемых сходных гипотетических предположений.

Если же предположить эволюцию ядерного вещества, то главной характеристикой этих процессов может быть не распространенность, а число ядерных разновидностей элемента. Различная относительная распространенность природных изотопов у каждого элемента независима от различной распространенности элемента. При моноизотопном содержании элемента относительная распространенность равна 100%. В других же случаях одной и той же распространенности элемента могут соответствовать различные относительные распространенности изотопов элемента, а инвариантным является число изотопов для элемента в ядерной эволюции.

Однако, относительная распространенность изотопов для Солнечной Системы с довольно большой точностью инвариантна во времени, и потому можно считать, что в наше время эволюция элементов в Солнечной Системе (исключая глубинные уровни Солнца) "завершена" или приняла стационарный характер. По данным Мерилла [11], который обнаружил присутствие нестабильного технеция в звездах класса S, следует, что химический состав звезд указывает на протекание в них ядерных процессов в современную эпоху. Поэтому, процесс эволюции можно считать относительным как во времени, так и в пространстве.

Экспериментально установленный химический состав поверхностных слоев звезд не дает возможности определять ядерный состав элементов, который на поверхности звезды может определяться не только ядерным происхождением, но и вторичными эффектами (диффузией, температурой, перемешиванием и т.п. динамическими факторами).

В [10, стр. 65] сделан «…вывод , что изотопный состав вещества, из которого, по-видимому, в очень удаленной части нашей Галактики вскоре после начала звездообразования сформировалась звезда (звезда Грумбридж 1830 – очень старый субкарлик класса К), отличался от изотопного состава вещества Солнечной Системы». Далее в [10, стр.66] сообщается: « Большое значение придается отношениям содержаний элементов с нечетными и четными Z, но данные наблюдений, к сожалению, все еще противоречивы… Элементы с нечетными Z могут иметь сверхтонкую структуру и более слабые линии, что приводит к сложным астрофизическим проблемам. В самое последнее время появились уточненные данные об отношениях содержаний элементов с нечетным и четным Z. Повышенные значения этих отношений в бедных металлами звездах кажутся теперь установленными». [10, стр. 66].

Отметим, что для атомных ядер даже такой чисто теоретико-числовой аспект, как нечет-чет Z ядра является наблюдаемым свойством в экспериментах по распространенности атомных ядер. Таким образом, данные ядерной астрофизики убедительно говорят не только об эволюции звезд, но также и об эволюции атомных ядер.

Как было показано в [1,2] решение вопроса о числе природных первичных изотопов у каждого элемента с Z < 83 объясняет качественно закон Оддо-Гаркинса о повышенном содержании изотопов с четным Z по сравнению с нечетными Z-изотопами на Земле и на поверхности Солнца. Различные инвариантные отношения в числах природных разновидностей атомных ядер, связанные с приближениями к «золотому сечению», характеризуют различные группировки ядер и элементов, а также и различные их физические и химические свойства. Например, число природных долгоживущих изотопов нечетного Z в интервале Z от 1 до 83 равно 68=2* 34, а четного Z равно 220=4*55.0 Отношение чисел нуклидов четного Z к нуклидам нечетного Z равно с точностью 0,024% удвоенному "золотому сечению".

Рассмотрим эту задачу более подробно в историческом плане.

Вопрос о количестве элементов в Природе был сформулирован В.Круксом в 1886 году, который писал: «Мы смотрим на число элементов, их отличительные свойства и спрашиваем себя: случайны, или чем-нибудь обусловлены эти обстоятельства. Число элементов не оправдывается для нашего разума никакими априорными или внешними соображениями» [12]. Как ясно из [1] этот вопрос решен чисто априорными и математическими соображениями: 1) верхняя граница элементов Z равна F12 = 144=12^2 , что является ровно половиной числа природных ядерных разновидностей до естественной ядерной границы. "Элементы до висмута включительно образовались в крайне высокотемпературных звездах"[16]; 2) из всех чисел Фибоначчи только два: 1 и 144 являются полными квадратами своего номера. Т.е. имеем своеобразное математическое обоснование верхней границы элементов, которое совпадает с экспериментальной оценкой широко известного американского физика-теоретика Д. Уилера.[17] с точностью 2%. .

Некоторые общие соображения по этому вопросу приводятся в наше время в обзоре астрофизика Д. Клейтона [8]: "Существует 81 стабильный элемент наряду с многочисленными изотопами, число которых изменяется от одного, для Na, например, и до 10 для Sn"; всего известны 280 стабильных разновидностей ядер. Распространенность этих ядер в Солнечной Системе дает 280 экспериментальных точек для теории, к которым прибавляются (подчеркнуто нами) все известные относительные распространенности ядер «на других звездах». Такой теоретический подход является естественным и адекватным по двум основным причинам: 1) Вопрос о происхождении элементов сводится к ядерному уровню структуры элементов; 2) Постановка задачи носит количественный характер, т.е. одним из возможных теоретических критериев или параметром порядка по терминологии синергетики [14] является число природных изотопов у каждого элемента, причем трудность решения этой задачи как раз связана с неопределенностью выбора тех долгоживущих радиоактивных ядер с Z< 83 «на других звездах».

Использование общей философской аргументации можно считать «гуманитарным» обоснованием сделанного выбора чисел природных «первичных» нуклидов у элементов, имеющих реальные распространенности в природе, несмотря на существующие процессы диссипации, например, различные радиоактивные распады ядер с Z<83, и самопроизвольные распады тяжелых ядер c Z>83.

Подтверждается фундаментальность всем известного философского закона о спиральности развития природных систем на уровне атомных ядер и элементов в физике и химии. Развитие вышеуказанных объектов носит устойчивый, а следовательно, закономерный, детерминированный характер в своей генеральной линии процессов самоорганизации, во всяком случае в определенных пространственно-временных рамках. Благодаря информационной ценности такого общего вывода становится возможным предсказывать чисто эмпирическим путем новые свойства макрообъектов..

Итак, характеристики развития во временах самоорганизации и существования разноуровневых реальных систем следует связывать с Математикой Гармонии, в которой они отражаются числами Фибоначчи и связанными с ними первыми тремя аддитивными рядами, а отношения этих чисел являются приближениями к золотой пропорции, ее удвоением и целочисленными степенями - но, это есть свойство самих объектов, эмпирически найденное нами и, в случае правильного угадывания, будет подтверждаться новыми экспериментами и новыми математическими идеями, цель которых в практическом использовании этих идей. Но физика - это не часть математики, ее предметный феномен объективно существует независимо от правильной или неправильной интерпретации этого феномена, как показывает вся история физики.

Такое философское осмысливание развития материальных объектов естественно приводит к отрицанию теории Большого Взрыва, доминирующей в современной физике [15]. Здесь не будет критиковаться эта теория, в которой вся ядерная и атомная материя без учета специфичности и различий «рождается» за три минуты из одной сингулярной точки. В России напечатанных критических работ по этой теории довольно много, например [18].

Предлагаемое альтернативное решение – последовательное развитие: автоэволюция ядер, затем автоэволюция элементов, а после этих эволюций автоэволюция минералов, противоречат хаосу любого взрыва, даже очень большого. Проблемой являются переходы от хаоса к гармонии и наоборот, т.е. проблемы синергетики в различных масштабируемых участках пространства-времени, зависящих от объективно существующих природных структур. Следует, наконец, отказаться от непродуктивной философской идеи М.А. Маркова, что проблемы элементарных частиц связаны с космическими масштабами, и необходимо их объединённое решение. В результате физики, астрофизики и другие деятели науки останутся без работы. Проблем в Природе много, и правильное философское их осмысливание необходимо, но далеко недостаточно.

Таким образом, постулирована автоэволюция или процессы саморазвития вещественных составляющих материи – ядер, атомов, минералов и других микро-макро объектов. На вершине этой автоэволюции находятся биологические объекты, онтогенез которых повторяет филогенез (по Геккелю).

Эволюционная самоорганизация атомных ядер почти завершена в Солнечной Системе, однако, она реализуется в звездах и в наше время. На завершенность процесса эволюции ядер в Солнечной Системе указывают инвариантные отношения (с определенной точностью) относительных распространенностей изотопов, из которых составляются атомы элементов, т.е. электронные структуры ядер, а именно атомы.

По отношению к минералам изотопный состав атомов также с определенной точностью не меняется, поэтому в современных исследованиях минералогической информации из базы минералов (~ 4058) рассматриваются корреляционные связи по отдельным химическим элементам, причем анализ состава этих минералов по отношению к ядерному составу элементов не проводится, так как он считается недетерминированным и случайным [13].

Делать выводы о нахождении в определенных участках Земли различных элементов, корреляционно (статистически) связанных между собой, возможно из-за того, что при геохимических процессах, ведущих к построению минералов, не нарушается ядерный состав элементов в любом месте земли. Изменение этого состава, очевидно, мало, если не учитывать известные процессы радиоактивных распадов для некоторых элементов.

Открытый академиком РАН А.Л. Бучаченко магнитный сценарий некоторых химических реакций [19], возможно, только начало изучения химической эволюции природных тел."Анализируя теперь изотопные аномалии, дошедшие до нас следы, эхо этой сортировки, можно восстанавливать, реставрировать пути химической эволюции и судьбу веществ в природе",- считает А.Л. Бучаченко. Предлагаемые новые фибоначчиевые природные классификации атомных ядер и элементов, возможно, смогли бы помочь осмыслить некоторые вопросы магнитных проблем открытых химических реакций и предсказывать новые.[1, 20]. Но , прежде всего, нужно решить вопрос места и времени публикации найденных закономерностей в полном объеме с поддержкой государственных, а не частных структур.

Введенный фундаментальный параметр порядка для элементов – числа первичных природных изотопов разного типа ядер: нн, нч, чн, чч и их число для каждого атома создает количественную эмпирическую основу применения этого параметра в геохимии и других дисциплинах, связанных с физико-химическими свойствами элементов[17]. Связь параметра порядка с физико-химическими свойствами ядер первична благодаря первичности во времени автоэволюции ядер по сравнению с атомами. Вопрос о происхождении элементов нельзя ставить раньше вопроса о происхождении атомных ядер. И вопрос о происхождении Человека нельзя понять без решения вопросов происхождения предшествующих объектов автоэволюционирующего Мира.

Итак, парагенезис минералов есть конечный результат уже прошедшей ранее ядерной и атомной автоэволюции, а каждый атом-следствие ядерной автоэволюции. Число природных разновидностей ядер у каждого атома с данным порядковым номером определяется уже прошедшей ядерной и атомной автоэволюцией.

Детерминированная на основе введенного параметра порядка атомно-ядерная классификация заключается в выделении чисто комбинаторным путем определенных совокупностей ядер и элементов, которые по ряду основных микроскопических свойств (заряд ядра, масса ядра, принадлежность к статистике Ферми-Дирака или Бозе-Эйнштейна, электронная s, p, d, f симметрия, магнитные свойства атомов и ядер, группы и периоды таблицы Д.И.Менделеева, атомные фибоначиевые спирали [1] элементов и, наконец, ядерные спирали) дают возможность подойти к проблеме распространенности элементов на Земле, что должно стать предметом изучения геохимии и геологии. Несмотря на известную приверженность геохимиков к минералогии, минеральные виды, а значит и составляющие их атомы, следует рассматривать с точки зрения их изотопического состава, инвариантного относительно геохимических процессов (см. приложение). Естественно, что главной составляющей такого рассмотрения могут служить атомные спирали элементов, а также ядерные спирали, относящиеся к ядерному составу минералов. Возникает вопрос: существуют хотя бы два минерала на Земле с существенно различным ядерным составом входящих в него элементов? При постановке и разрешении вопроса о точном количестве экспериментальных точек будущей теории эволюции ядер, и тем самым определении не случайного, а закономерного характера самоорганизации ядерной материи, естественно разрушается понятие изотопной статистики.

Гипотетический эволюционный процесс синтеза ядер дает теоретические равномерно спадающие значения распространенности элементов и ядер с ростом атомного номера Z и массового числа А. Эти распространенности могут меняться при действии других известных и неизвестных процессов синтеза и распада, что, в конечном счете, приводит к наблюдаемым неравномерным распространенностям элементов и ядер в настоящее время в Солнечной Системе. Поэтому, основным параметром порядка единого процесса эволюции ядер является не распространенность, а число природных ядерных видов у каждого элемента. Что же касается наблюдаемой распространенности элементов в различных объектах, то она есть следствие различных процессов, что приводит к разным наблюдаемым аномалиям и неравномерностям, пекулярностям в звездах этой распространенности. Установление конкретных причин той или иной аномалии от равномерного спада распространенности элементов составляет каждый раз отдельную частную задачу, которую нужно решать с помощью какого-либо конкретного механизма синтеза или распада; перечень этих механизмов даже в настоящее время достаточно велик, а новые механизмы будут открываться. как, например, холодный ядерный синтез. С точки зрения наших представлений, нельзя рассматривать многопроцессную автоэволюцию различных материальных объетов с помощью одной идеи Большого Взрыва, когда все 100 миллиардов галактик возникают из одной геометрической точки неизестно какого математического пространства. Реальное физическое пространство-время взаимосвязано с объектами его образующими.

ЛИТЕРАТУРА

[1] Вестник СВНЦ ДВО РАН, 2007, с. 89-98 Н.А.Шило, А.В.Дринков Фенотипическая система атомов в развитие идей Д.И.Менделеева.

[2] А.В. Дринков. Числа Фибоначчи и взаимосвязь атомных иядерных классификаций. http:www.trinitas.ru/rus/doc/0232/012a/02322033.htm

[3] В.И.Коробко Золотая пропорция и проблемы гармонии систем, Москва, Издательство Асоциации строительных вузов, 1998

[4] А.Стахов, А.Слученкова, И.Щербаков Код да Винчи и ряды Фибоначчи, Питер, Москва, Санкт-Петербург, Нижний Новгород, Воронеж, Ростов-на-Дону, Екатеринбург, Самара, Новосибирск, Киев, Харьков, Минск, 2006.

[5] Э.М.Сороко Золотые сечения, процессы самоорганизации и эволюции систем. Москва, Комкнига, 2006.

[6] О.Б.Балакшин Коды да Винчи – новая роль в естествознании. Неожиданное о золотом сечении. Москва, Комкнига, 2006.

[7] Мидхат Газале Гномон. Москва, Ижевск, 2002.

[8] D. D. Cleiton Nature Phys. Sci., 244, 137, 1973.

[9] А. Лима де Фариа Эволюция без отбора. Автоэволюция формы и функции. Москва, Издательство «Мир», 1991.

[10] Ядерная астрофизика под редакцией Ч.Барнса, Д.Клейтона, Д.Шрамма. Москва, «Мир», 1986.

[11] Merril P.W. Publ. Astron. Soc. Pac. 68, 70, 1956.

[12] В.Крукс «О происхождении элементов». Перевод с англ. под редакцией А.Г.Столетова, Москва, 1886.

[13] С.М.Николаев «Статистика современной минералогической информации». Новосибирск. Издательство СО РАН филиал «ГЕО», 2000.

[14] Г.Хакен Тайны природы. Синергетика: наука о взаимодействии. Москва, Ижевск, 2003.

[15] Стивен Вайнберг «Первые три минуты». Москва, Энергоиздат, 1981.

[16] А.А. Маракушев, Л.Б. Грановский, Н.Г. Зиновьева, О.Б. Митрейкина, О.В. Чаплыгин. Космическая петрология, стр.12-18.

[17] Werner F., Wheeler J. Superheavy nuclei. - Phys. Rev., 1958, vol. 109, page 126.

[18] А.И. Демин, Парадигма дуализма. Пространство-время-информация-энергия, стр.290-300.

[19] А.Л. Бучаченко Наука и человечество.М .: Знание, 1990, стр. 193-201

[20] Н.А. Шило, А.В. Дринков. К проблеме физики рудогенеза. Геология рудных месторождений, 2008, том 50, № 4, с.362-379

ПРИЛОЖЕНИЕ. Об открытиях новых минералов

формате PDF (91Кб)