О границах ценологии

О пространственных масштабах объектов ценологии.

Д.т.н. 07.09.2021г. Москва. Россия.

Объектом науки ценологии является ценоз – сложная система с ранговым гиперболическим распределением величины W(r), получаемым в результате ранжирования, когда для элементов одного вида, значение W выделенного признака ставится в соответствие номеру r (рангу) данного вида в порядке возрастания. В зависимости от природы элементов, ценозы можно разделить на два вида: биогенные и абиогенные. Элементами биогенных ценозов являются объекты, либо структурные формы, возникшие в результате деятельности живой материи и разума. На этом основании ценозы, состоящие из элементов приборной базы [1], как результат разумной деятельности, так же можно отнести к биогенному виду. Напротив, абиогенные ценозы состоят только из объектов косной материи. Так, астрономические наблюдения показали , что многие космические объекты ( Солнечная система, галактики, скопления галактик и т.д.) представляют собой абиогенные ценозы (космоценозы/астроценозы). Обнаружено ранговое гиперболическое распределение звезд нашей Галактики по температуре поверхности и гиперболическое распределение по массам соседних галактик из нашего окружения (Рис.1 а,в) [2]. На этом основании сделан вывод, что наша Галактика – астроценоз в составе еще большего космоценоза, Местной галактической группы размером ~ 3∙10²² м.

а) ГРР звезд в Галактике по температуре поверхности W, 10³K, r – ранг подкласса звезды;

в) Ранговое распределение масс ближайших галактик в солнечных массах (М_с∙ 10⁹).

Однако и на противоположном конце размерной шкалы возможно наличие абиогенных ценозов. Покажем это на примере облака виртуальных фотонов вокруг уединенного заряда в физическом вакууме.

Рис.2 Схематическое изображение облака виртуальных фотонов вокруг электрического заряда.

Квантовая механика объясняет силу кулоновского взаимодействия между электрическими зарядами переносом импульса в результате обмена виртуальными фотонами, окружающими частицу (Рис.2.). Определим зависимость числа N_∆p(r) виртуальных фотонов с импульсом Δp от расстояния r до заряженной частицы. Виртуальная частица представляет собой квантовую флуктуацию, для которой характерны некоторые свойства реальных частиц. Ее существование определяется принципом неопределенности Гейзенберга, который допускает нарушение закона сохранения энергии в течение чрезвычайно малых промежутков времени [3]. При нулевой энергии виртуального фотона, последний переносит импульс Δp ≠0 и силовое воздействие F, прямо пропорциональное количеству N фотонов, участвующих в обмене:

F ~ NΔp (1)

В то же время, экспериментально установлено, что сила кулоновского взаимодействия между двумя зарядами величиной q на расстоянии r с учетом (1) равна:

F = — Kq²/r²~ NΔp , где K = 9∙10⁹[в∙м∙к^-1]–электростатическая константа.

В то же время на основании соотношения неопределенностей:

Δx Δp ~ ℏ, где ℏ = ℎ/ 2 — так называемая постоянная Планка с чертой.

Тогда для Δ𝑥 ~ r имеем: F = — Kq²/r² ~ NΔp ~ ℏNr (2)

Проведем оценку величины N в конкретной ситуации [4]. Если расстояние между зарядами r, скажем, сантиметр (10−² м), то и длина волны Де-Бройля виртуального фотона так же порядка 1 сантиметра, а импульс такого фотона будет Δp ~ℏ/r ~ 10−³²кг∙м∙с^-1 . Разность потенциалов V в 1 вольт наводит заряды Q ~ Vr/K ~ 10-¹¹ кулон. Тогда сила F= KQ²/r² порядка 10-¹º Н. Разделив силу F на импульс фотона, получим число N = F / Δp ~ 10²² виртуальных фотонов, окружающих заряд. С учетом (2), сила F взаимодействия двух единичных зарядов e на расстоянии r равна:

F = Ke²/r² = ℏN/r

. Соответственно, зависимость числа N_Δр виртуальных фотонов с импульсом Δp , от расстояния r : NΔp(r)= Ke²/ℏr,

Поскольку число N_Δ_𝑝 имеет гиперболическую зависимость от расстояния r до заряда:

N_Δ𝑝 (r) = A/r , где A= Ke²/ℏ , (3)

с учетом осцилляции (постоянное испускание-поглощение виртуальных частиц), можно ожидать наличие вокруг электрического заряда в вакууме динамического ценоза из виртуальных фотонов, в котором число N_Δ_𝑝 частиц, имеющих импульс Δp, убывает с расстоянием r от заряда по свойственному ценозам, гиперболическому закону (3).

Как известно [5], масштабы, в которых существенны квантовые процессы, идущие с участием частицы, определяются ее комптоновской длиной волны. Воспользуемся этой величиной для оценки характерных размеров «виртуального» ценоза. Для электрона чаще всего используется приведенная комптоновская длина волны:

_{λ° =} h/2πmc = 3,86 ∙ 10^-13 м, здесь с = 299792458 м/с – скорость света, h = 6,626 ∙ 10 ^-34 Дж/с – постоянная Планка, m = 9,10938210^-31 кг – масса электрона.

На Рис. 3 схематически показан ценоз, локализованный в пределах комптоновской длины волны электрона, состоящий из виртуальных фотонов, для которых число N_∆p(r) с импульсом ∆р имеет гиперболическую зависимость от расстояния r до заряженной частицы.

Приведенные примеры показывают, что объекты ценологии — абиогенные ценозы, по размерам от ~4∙10^-13м для виртуальных ценозов в микромире до ~ 3∙ 10²² м в случаях астро – и космоценозов, охватывают диапазон как минимум в 35(!) порядков, что определенно ставит ценологию в ряд весьма важных дисциплин в сфере познания.

Цитируемые материалы:

Кудрин Б.И. Мои семь отличий от Ципфа // Общая и прикладная ценология. – 2007. – № 4. – С. 25–33.
Гурина Р.В. Космические системы как астроценозы/ Ценологическое моделировании: теоретические основания и практические результаты. Материалы XV конференции по философии техники и технетике и семинара по ценологии. Вып. 47. «Ценологические исследования». – М.: Технетика, 2011. – С. 178–
Мякишев Г.Я. Виртуальные частицы / Физика микромира / Под ред. Д.В. Широкова. – М. Советская энциклопедия. 1980. – 528с.
livejournal.com. From:(Anonymous),December 14th,2014.
В. И. Григорьев, «Комптоновская длина волны», БСЭ.

Tsenamica

ЦЕНАМИКА

Меню