Сущность и организация материи и её проявлений


Вводная часть (5)

На основе:
1) анализа изложенных в литературе систематизированных достоверных экспериментальных фактов о проявлениях материи [1-28];
2) критического осмысления недостатков современных абстрактно-математических трактований этих проявлений, представляющих материю как совокупность разрозненных «полей» - гравитационного, электромагнитного, слабого и сильного взаимодействий, - а также «вещества» и «антивещества» в виде частиц и образуемых ими ядер, атомов, молекул и т.д.[1-28];
3) доказанной, с точки зрения теории информации, необходимости наличия у материи ниже уровня «полей» и «частиц» структурной организации, реализующей, в том числе, и функции некоего хранителя и воспроизводителя алгоритмов (задатчика) при «рождениях» и «взаимопревращениях» частиц;
4) необходимости безусловного соблюдения принципа причинности во всех проявлениях материи;
5) предположения о том, что «вакуум физический» (и материя в целом) является средой со свойствами твердого тела была выдвинута и доказана научная идея о том, что материя представляет собой систему из соединенных между собой упругими связями элементов (состоящих из неизвестной ранее субстанции материи, обладающей плотностью и жесткостью) с упорядоченным, периодически повторяющимся в трех измерениях расположением этих элементов (по принятой терминологии такими свойствами обладает кристаллическое тело), и что такая структурная организация материи позволяет реализовать все известные науке процессы и явления (проявления материи в виде и «полей», и «частиц», которые на самом деле являются исключительно волновыми и деформационными процессами, которые беспрепятственно возникают и перемещаются в твердом теле) как функциональные порождения структурной организации материи.

То есть, в отличие от известных ранее трактований материи, якобы существующей в двух формах («поле» и «вещество»), предполагается целостная вещественная (из неизвестной ранее субстанции материи) структура, проявляющаяся в экспериментах в виде всех известных науке «полей», «частиц» и взаимодействий.

Научная идея - это интуитивное объяснение явления без промежуточной аргументации, без осознания всей совокупности связей, на основании которых делается вывод. Она базируется на уже имеющемся знании, но вскрывает ранее не замеченные закономерности. Свою материализацию идея находит в гипотезах.

Выдвинутая идея нисколько не противоречит научным знаниям, устраняет все недостатки и разрешает все противоречия предыдущих моделей при условии, что будет доказана возможность порождения предлагаемой структурной организацией материи всех ее функциональных проявлений, именуемых «полями» и «частицами» (а также взаимодействий между ними), в том числе и объединенными в структуры высочайшей сложности – атомы, молекулы, химические вещества и космические объекты.

На основании научной идеи были выдвинуты и доказаны научные гипотезы (Гипотеза - это предположение о причине, которая вызывает данное следствие) о том, чем могут быть и каким образом в твердом кристаллическом теле могут порождаться известные науке проявления материи:
1) «квант электромагнитного поля» (фотон) представляет собой одиночную структурно устойчивую поперечную бегущую волну (импульс) в элементах субстанции материи;
2) «частицы», обладающие «массой покоя», представляют собой частицеподобные структурно устойчивые уединенные волны (трехмерные стоячие волны – солитоны - тороидальной формы или модули из одиночных солитонов) в элементах субстанции материи;
3) «поле тяготения» представляет собой деформации конфигурации структуры материи (деформации элементов субстанции материи), вызванные воздействием частицеподобных уединенных волн (солитонов) в элементах субстанции материи;
4) «электромагнитное взаимодействие» представляет собой явление взаимного воздействия частицеподобных уединенных волн (солитонов) при сложении (интерференции») распространяющихся от них колебаний;
5) «сильное» и «слабое» взаимодействия представляют собой процессы образования и распада частицеподобных уединенных волн (солитонов) и модулей из нескольких «частиц» - солитонов.

Высказанные гипотезы порождают задачи, решаемые для доказательства научной идеи и подтверждения гипотез:
1) обосновать параметры, структуру, условия образования, функционирования и взаимодействия частицеподобных уединенных волн (солитонов) и порождаемых ими «полей»;
2) связать известные параметры-абстракции «частиц» и «полей» («масса», «заряд», «спин», «гравитационная, магнитная и электрическая постоянная», «напряженность электрического и магнитного поля», «скорость света», «квант действия» или «постоянная Планка») с сущностными параметрами субстанции материи (структурной организацией и параметрами элементов: формой, размерами, плотностью, жесткостью, добротностью);
3) показать преимущества предлагаемой модели структурно-функциональной организации материи и связи ее с существующими абстрактно-математическими моделями (теориями).

Решение указанных задач привело к открытию неизвестного ранее явления – субстанции материи – и раскрытию сущности всех проявлений материи.

Сущность открытия состоит в том, что впервые теоретически и экспериментально доказано наличие неизвестного ранее явления – субстанции материи - в виде плотных и упругих элементов, организованных в непрерывную, однородную, изотропную, трехмерную структуру, проявляющую наблюдаемые экспериментально процессы и явления окружающего мира (в виде известных науке «полей» и «частиц») как волновые и деформационные функции структурной организации материи.

В процессе доказательства существования субстанции материи была разработана новая, не имеющая аналогов, естественная сущностно-детерминированная модель материи и ее проявлений, именуемых «частицами» и «полями» - «тяготения», «электромагнитного», «слабого» и «сильного» взаимодействий.

Естественность в наименовании модели определяет ее неабстрактный, конкретный характер – построение элементов модели из реальной, материальной субстанции.

Сущностность в наименовании модели определяет отражение моделью организации материи, её сущность, главное в её содержании.

Детерминированность в наименовании модели определяет строго определённое (невероятностное) отражение моделью процессов и явлений действительности.

Графическое отображение модели структурной организации материи приведено на Рис.1. По признаку пространственной периодичности в расположении элементов (используя кристаллографическую терминологию) монокристалл материи имеет двухслойную гексагональную плотно упакованную систему расположения элементов с одинаковыми ребрами и углами и с координационным числом, равным 12, то есть, каждый элемент в пространстве трех измерений связан одновременно с 12 другими элементами (вот почему уравнения для описания проявлений материи трактуются как описание 12-мерных пространств!).

При математическом описании представленной механической системы из упругих (деформируемых) элементов возникают вычислительные трудности: система имеет бесконечное число степеней свободы, поскольку каждая частица каждого из упругих элементов имеет возможность двигаться относительно других частиц и, следовательно, ее движения должны описываться своими обобщенными координатами. Чтобы система с упругими элементами имела конечное число степеней свободы, необходимо:
- все инерционные элементы системы считать абсолютно твердыми;
- все упругие элементы считать безынерционными, то есть имеющими пренебрежимо малую массу.

После произведенных преобразований исходной системы, получим расчетную графическую модель материи (Рис.2).

В модели определены форма и пространственная организация элементов материи (структурная организация материи). Дана оценка геометрических размеров элементов, а также плотности, жесткости и добротности элементов субстанции материи.

Несколько предположений об элементах, из которых составлена материя как физическая система «кристаллическое твердое тело». В предлагаемой модели элементы субстанции материи состоят из вещества (во избежание путаницы с «веществом» как проявлением материи, вещество материи именуется в дальнейшем субстанцией) с вполне определенной плотностью и жесткостью. Жесткость, а также наличие рассеяния энергии при возникновении волновых процессов, в свою очередь, предполагают наличие у элементов внутренней структуры, порождающей эти качества – но это уже предмет будущих исследований.

Таким образом, в предлагаемой модели и «вещество», и «поле» являются проявлениями единой вещественной, сущностной субстанции (сущности материи), в отличие от ранее предложенных моделей, в которых материя разделялась на «вещество» и «поля».

Из структурной организации материи (геометрических размеров, формы и пространственной организации элементов материи), а также плотности и жесткости элементов строго выводится функциональная организация материи – причины возникновения и механизмы порождения (сущности) всех известных науке проявлений материи, именуемых «полями» и «частицами» (в том числе сущности характеристик-абстракций: «заряд», «спин», «масса» и другие).

Кроме приведенных вербальной и графической моделей материи и её проявлений в виде полей, частиц и взаимодействий, была проведена работа по созданию математической модели материи и её проявлений в виде имитационной (программной) модели, с помощью которой предполагалось доказать истинность открытия как адекватность модели объекту моделирования: все проявления материи (в виде «полей» и «частиц» как функций ее структурной организации) могли быть воспроизведены в процессе имитационного моделирования как функциональные порождения модели.

Разрабатываемая модель должна иметь следующие характеристики:
1) должна быть многоцелевой, т.е. позволять решать или рассматривать много сторон функционирования материи в её проявлениях;
2) должна иметь сложность и иерархию, адекватно отображающую сложность и иерархию материи;
3) должна быть целостной, т.е. составляющие ее элементы должны быть взаимосвязаны;
4) должна соответствовать структурно-функциональной организации материи с погрешностью, величину которой можно оценить экспериментально;
5) должна быть адаптивной, т.е. существовать в широком спектре внешних воздействий и изменений параметров проявлений материи;
6) должна быть оформлена в виде, при котором возможно производить аналитико-имитационное моделирование на ЭВМ;
7) должна иметь достаточную степень управляемости для получения возможности рассмотрения протекания процессов в различных условиях, имитирующих реальные;
8) должна иметь достаточное число управляемых параметров и переменных модели для постановки широких экспериментов и получения обширных результатов;
9) должна быть реализована с высокой степенью автоматизации процесса моделирования – с программным решением на ЭВМ и с мультимедийным общением исследователя с процессом моделирования;
10) должна предусматривать возможность своего развития и в смысле расширения спектра изучаемых функций, и в смысле расширения числа включаемых подсистем.

Однако, в связи с отсутствием возможности финансирования разработки и идентификации имитационной модели (оплата математиков-аналитиков и программистов высокого уровня квалификации), собственными силами автора выполнены к настоящему времени лишь все подготовительные работы по созданию имитационной модели (для перехода от набора опытных данных и абстрактных описаний к математической модели, в соответствии со стандартными процедурами системного анализа, были выполнены следующие этапы: определена цель создания модели объекта, сформулированы исходные требования к модели объекта, определены условия внешней среды, в которой объект функционирует, выделены подсистемы (элементы) объекта, определены связи между подсистемами (элементами) объекта).


Напечатать

Сущность и структурно-функциональная организация материи и её проявлений в виде деформационных и волновых процессов («частиц», «полей» и «взаимодействий»)