Германия
Апрель 10.2020
Здесь из разных областей знаний приводятся семь конкретных иллюстраций "Физико-кибернетического принципа взаимности (ФКПВ)". Обоснование ФКПВ и более полный набор примеров содержатся в [1-4].
Вначале напомним формулировку принципа.
ФКПВ - это универсальное научное утверждение, основным отличием которого выступает взаимность: свойство, позволяющее нам или Природе менять местами в течении некоторого промежутка времени интерпретации-назначения или роли (например, возмущения, либо управления) избранных частей физико-математической или иной системы без нарушения признака, характерного для системы в целом.
Сохраняющимся признаком, в частности, может быть и сама система.
При этом часто структура системы представляет объединение или суперпозицию, математически включающие в себя два оператора физически различных, но одноразмерных частей (подструктур), как раз и принимающих на себя попеременно роли возмущения и управления. Такие подструктуры мы будем называть взаимными.
Перейдём к примерам.
Искусственная система.
Исторический пример искусственно сконструированной динамической системы, являющейся, по сути дела, конкретным практическим воплощением ФКПВ, представлен в [1,5]. Пример представляет собой одно из технических решений знаменитого изобретателя Н.Теслы и описан так: " ... в середине тридцатых годов прошлого столетия известная немецкая фирма "Телефункен" продемонстрировала большой радиоуправляемый катер, на котором могли прокатиться несколько человек (сохраняемый признак - курс следования катера, например, прямая линия - авт.). Метод радиоуправления был довольно прост: на катере были установлены два детектора, чувствительные к сантиметровому излучению, включающие и выключающие два мотора, а на берегу работали два небольших параллельных генератора микроволнового излучения - магнетроны, обеспечивающие "курсовой коридор". Если катер двигался по "заданному навигационному курсу", не выходя за границы курсового коридора, то работали оба мотора, вращая два винта. Если же катер хоть немного отклонялся от прямой линии (т.е., проявлялось возмущение по одному из каналов воздействия - авт.), один из СВЧ-детекторов отключался вместе с мотором и второй двигатель возвращал его (т.е., генерировал управление по другому каналу - авт.) на исходный маршрут. (И взаимно - авт.). По такому же принципу создавались радиоуправляемые автомобили и даже легкие танки."
Астрофизика.
Стабильное равновесие звезды, находящейся на главной последовательности диаграммы Герцшпрунга-Рассела, может поддерживаться на протяжении миллиардов лет и, следовательно,- являться сохраняющимся признаком такой звезды. Устойчивое её равновесие возникает вследствие того, что поле давления, порождаемое гравитационным сжатием звезды, длительное время уравновешивается полем теплового давления, порождаемым высокотемпературными ядерными превращениями, протекающим в её недрах (вообще говоря, имеет место равенство соответствующих тензорных полей напряжений) [2].
Очевидно, ФКПВ проявляется здесь следующим образом. Отмеченное равновесие двух физически различных, но одноразмерных (взаимных) полей давления является динамическим. Оно выполняется только с точностью до малых флуктуаций (см. "Управленческую парадигму Мира"[6]). Если, например, поле давления, порождаемое гравитационным сжатием, претерпело небольшое возмущение, скажем, немного усилилось, то такое приращение сжимающего давления увеличит температуру внутри звезды, ядерные реакции чуть ускорятся, в результате чего возникнет парирующее управление, а именно: возрастет встречное поле теплового давления. Звезда восстановит сохраняющийся признак - равновесие полей. Если же, взаимно, малому возмущению подвергнутся ядерные реакции в недрах звезды и температура в них, скажем, слегка упадет, вследствие чего и поле теплового давления немного уменьшится, то гравитационное сжатие, приняв теперь на себя роль управления, в такую сторону изменит параметры своего поля, что звезда снова восстановит своё равновесие.
Сохранение энергии.
Как известно, принцип наименьшего (стационарного) действия утверждает, что среди мыслимых движений системы реально осуществляется такое, на котором аннулируется вариация действия, т.е. - вариация интеграла по времени от функции Лагранжа [7]. Это аннулирование необходимо достигается на уравнении Эйлера - уравнении движения системы. Уже сама математическая структура этого уравнения обогащает его ещё одним, редко обращаемым на себя внимание, смыслом - смыслом математического баланса физически различных частей [4].
В применении к движущейся материальной точке с учетом (соответствующего [7]) выражения для функции Лагранжа и выражений для кинетической и потенциальной энергий системы уравнение Эйлера переходит в хорошо известное уравнение 2-го закона Ньютона - линейного автономного дифференциального уравнения второго порядка.
Первый интеграл уравнения Эйлера для рассматриваемой механической системы приводит к знаменитому закону сохранения энергии [7]: полная энергия системы, равная сумме её кинетической и потенциальной энергий, сохраняется во времени.
Все три уравнения - уравнение Эйлера, уравнение 2-го закона Ньютона и уравнение закона сохранения энергии - легко допускают понимание в терминах ФКПВ.
Рассмотрим, например, третье из этих уравнений - закон сохранения энергии. В этом законе (системе) сохраняющимся признаком является полная энергия. Структура закона складывается из двух физически различных, но одноразмерных (взаимных с точки зрения ФКПВ) частей: кинетической и потенциальной энергий. Если, например, возмущение затронуло потенциальную энергию (изменило её), то кинетическая энергия, фактически выполняя тогда роль управления, скомпенсирует указанное возмущение так, что сохраняемый признак - полная энергия системы - не изменится.
И - взаимно.
Солитон.
В классической физике макромира какое-то время бытовала дихотомия: материя являет себя в виде частицы или в виде волны. Одним из опровержений этого
упрощенного взгляда явилось открытие солитона. В [8] указано: "солитон - это не частица и не волна. Солитон - это солитон, новый объект физического мира".
Одним из математических описаний солитона служит уравнение Кортевега- де Фриза [2]. Это уравнение получается добавлением к классическому линейному бездисперсионному уравнению однонаправленной волны слагаемых, отражающих слабые нелинейность и дисперсию.
Нелинейность влияет на волновой пакет (локальное возвышение водной поверхности над уровнем покоя, горбик) таким образом, что с течением времени происходит сжатие и, одновременно, вертикальное "обострение" профиля (формы) этого пакета. Дисперсия, напротив, приводит к расплыванию, "размазыванию" волнового пакета, горбик с течением времени утрачивает локализацию, его форма, теряя первоначальные очертания, становится всё более пологой.
Понятно, что, как наиболее важный и интересный, выделяется среди прочих случай баланса указанных конкурирующих явлений. Неожиданным же является то, что, раз возникнув, такая точная компенсация оказывается устойчивой, соответствующий ей пакет становится самоподдерживающимся и уже дальше не изменяет своего профиля при распространении. Это и есть солитон. Солитон не просто создать, но уж если он возник, то его не просто и уничтожить.
Рассмотрим устойчивость солитона с позиции ФКПВ. Сохраняющийся признак -существование солитона. Взаимные подструктуры - нелинейность и дисперсия. Если, например, малому возмущению подвергнута нелинейность, то сам факт наблюдаемой устойчивости солитона свидетельствует о том, что отвечающее этому возмущению малое изменение дисперсии, которая взяла на себя в этом случае функцию управления, скомпенсирует указанное возмущение и тем самым восстановит (поддержит) дальнейшее существование солитона. И - взаимно.
Квантовая система (I).
Уравнение Дирака - релятивистки инвариантное уравнение свободной (невзаимодействующей) квантовой частицы со спином ½ (электрон, мюон, кварки и др.). Уравнение записывается относительно так называемого биспинора - релятивистской четырёхкомпонентной волновой функции.
В квантовой электродинамике принимается, что физика описываемых уравнением Дирака явлений инвариантна к повороту на произвольный угол в так называемом "зарядовом пространстве". Следовательно, и структура уравнения Дирака не должна меняться в результате такого поворота (называемого также калибровочным или градиентным преобразованием биспинора). Однако, при осуществлении поворота в левой части уравнения Дирака появляется паразитное слагаемое, т.е. структура уравнения изменяется. Это указывает на то, что первоначальное уравнение требует доработки. Именно, для того чтобы поворот оказался симметрией уравнения Дирака, в правую часть последнего следует ввести выражение, порождающее при повороте такое же паразитное слагаемое. В результате эти слагаемые уничтожают друг друга, и структура уравнения уже не меняется. При этом выясняется, что векторное поле, входящее в новое введённое выражение, является не чем иным как электромагнитным полем Максвелла. Это поле и играет роль калибровочного или компенсирующего поля, добавленного для неизменности уравнения Дирака. Но существенно, что при этом не только электромагнитное поле поддерживает поле биспинора. В действительности эти поля поддерживают друг друга.
Поэтому, описанную картину, как и предыдущие, также можно проинтерпретировать как частное проявление ФКПВ. Именно, в терминах ФКПВ сохраняющимся признаком является уравнение Дирака. А в качестве взаимных подструктур естественно принять поле биспинора и электромагнитное поле Максвелла [1]. Если претерпело возмущение поле биспинора, например, возмущение оказалось эквивалентным повороту в "зарядовом пространстве", и левая часть уравнения Дирака обрела паразитное приращение, то электромагнитное поле Максвелла, став управляющим, генерирует при этом повороте точно такое же приращение в правой части уравнения и, тем самым, компенсирует (парирует) возмущение.
И в точности - взаимно.
Квантовая система (II) (гипотеза).
Если скалярное фундаментальное поле существует в реальности, то, подчиняясь принципу неопределенности, оно неизбежно флуктуирует в каждой своей точке, но не разрушается. Стабильность этого поля - поля Хиггса - устойчиво поддерживается (гипотетически) существующим в силу ФКПВ взаимным полем, иначе - созданной Природой распределенной системой автоматического регулирования, в которой взаимное поле играет (попеременно с исходным) роль управления. Взаимное поле, видимо, одноразмерно с полем Хиггса, но физически другое. Что это за поле? Квант скалярного фундаментального поля - это бозон Хиггса или хиггсон. Правильно ли полагать, что взаимное поле, как и поле Хиггса, тоже поле квантованное? Если да, то надо ожидать тогда, что квант взаимного поля - это не хиггсон, а какая-то другая элементарная частица, возможно, взаимодействующая с хиггсоном. Что это за элементарная частица? Фермион это или бозон? Является ли она переносчиком какого-то взаимодействия или нет?
Таким образом, ФКПВ прогнозирует (предположительно) существование, как минимум, двух физических объектов: поля, взаимного с полем Хиггса, и элементарную частицу - квант взаимного поля [1].
Демография.
Известен демографический факт: на каждые миллион рождений в среднем появляются 510000 мальчиков и 490000 девочек, и это соотношение статистически устойчиво.
Но если обратить взгляд на крупные и относительно изолированные населенные пункты, даже из не слишком далекого прошлого, то бросается в глаза следующее, повторяемое, демографическое явление. Во времена увлечения сжиганием "ведьм" катастрофически падало число женщин, причем, прежде всего, женщин репродуктивного возраста. А во времена войн, наоборот, снижалось чуть ли не до ноля число мужчин активного возраста. Но всего за одно-два поколения обычный баланс числа мужчин и женщин полностью восстанавливался. Но ведь люди никак не могли сознательно влиять на то, кто родится: мальчик или девочка. Более того, до недавнего прошлого и вовсе не могли знать пол будущего ребёнка. Следует прийти к выводу, что у Природы имеются средства, неосознаваемые людьми, но надежно восстанавливающие нормальное равновесие числа мужчин и женщин даже, если это равновесие оказалось грубо нарушенным.
Мы скажем, что живая Природа выводит из кризиса, сама следуя ФКПВ. Но как?
Изолированное множество людей представляет собой объединение двух подмножеств, или частей А и В, где А и В означают количества женщин и мужчин соответственно. В терминах ФКПВ указанные части являются взаимными. А сохраняемый признак - нормальное количественное соотношение А и В.
Предположим, под влиянием каких-то причин произошло паталогическое отклонение или, на языке теории управления, возмущение объединения, означающее, к примеру, резкое уменьшение А при сохранении В. Тогда включается некий природный механизм, благодаря которому часть В принимает на себя роль управления, компенсирующего возмущение и восстанавливающего за одно-два поколения нормальное соотношение А и В.
И - взаимно.
Что же (в самых общих чертах и предположительно) может представлять собой механизм, восстанавливающий должное соотношение числа мужчин и женщин.
Известно, что, например, резкое изменение среды обитания, угрожающее сохранениям индивидуума и вида, приносит сильнейший стресс, негативно сказывающийся на состоянии психики высших организмов, включая и человека. Но ещё З.Фрейдом показана отчетливая связь психо-эмоционального состояния человека с его репродуктивными, но бессознательными возможностями и перестройками. Позже, с появлением генетики, выяснилось, что выраженная угроза соответствующим инстинктам ведёт к значительной активизации мутагенеза, в частности, к возрастанию (на порядок и более) количества мутированных генов. В результате могут появляться мутации, ведущие к таким изменениям будущих потомков, при которых последние окажутся более приспособленными к изменившейся среде. Так вид "организует" своё выживание.
Сказанное - влияние психики на репродуктивный механизм - является общим положением.
В частности же, резкий "перекос" числа мужчин и женщин (ведь и это тоже - угроза существованию!) вызывает специфическое (характерное) напряжение психики полов, приводящее (статистически!) к такому целенаправленному изменению наследственного хромосомного механизма репродукции, в итоге которого восстанавливается "правильное" соотношение числа мужчин и женщин. Причем, изменения получаются противоположного назначения в зависимости от того, какая из взаимных частей - А или В - подверглась возмущению.
Примечания:
1. О.И.Золотов, Л.М.Пустыльников, О.О.Фейгин. Законы физики как объекты управления. Управленческая парадигма Мира и физико-кибернетический принцип взаимности. - СПб.: СПбГУТ, 2014
2. Л.М.Пустыльников, О.И.Золотов, О.О.Фейгин, Ю.В.Даринский. Физико-кибернетический принцип взаимности. - СПб.: СПбГУТ, 2015
3. Л.М.Пустыльников, О.И.Золотов, Ю.В.Даринский, О.О.Фейгин. Физико-кибернетический принцип взаимности и формирование физической реальности. - СПб.: СПбГУТ, 2016
4. О.И.Золотов, Л.М.Пустыльников, Ю.В.Даринский, О.О.Фейгин. От управления состоянием к управлению структурой. - СПб.: СПбГУТ, 2019
5. О.Фейгин. Тесла и сверхсекретные проекты Пентагона. - М.: Эксмо, 2009
6. О.О.Фейгин, О.И.Золотов,Л.М.Пустыльников. Кибернетика физики. - СПб.: СПбГУТ, 2014
7. Л.Д.Ландау и Е.М. Лифшиц. Механика. - М.: Наука, 1965
8. А.Т.Филиппов. Многоликий солитон. - М.: Наука, 1986
