Важнейшей проблемой естествознания является проблема самоорганизации вещества в живой и неживой природе. Но сегодня ни механизм, ни детальные параметры этого процесса неизвестны. А существует лишь множество вопросов без ответов, например, чем объясняется свойство систем самоорганизовываться и регулировать отношения с внешним миром, как вообще возникают организованные структуры с их функциями? На все эти вопросы пытается ответить синергетика.
Трудность этой проблемы состоит в том, что необходимо раскрыть физическую природу всех этих процессов. И если речь зашла о физической природе самоорганизации, то эту проблему прежде всего должна решать физика. Но сегодня она решить ее не может. Возьмем такой объект органической природы, как живая клетка. Это ярко выраженная самоорганизующаяся система, но физика бессильна объяснить загадку живой клетки. Возьмем кристалл – объект неживой природы. О кристалле физика знает почти всё, однако перед загадкой кристалла как самоорганизующейся системы она тоже бессильна.
Почему сложилась такая ситуация? Вероятно, “не все ладно в датском королевстве”. И действительно, в физике есть несколько ошибок, которые не позволяют ей даже приблизиться к проблеме самоорганизации. Вот уже более 2000 лет философия утверждает, что неорганическая среда развивается. Но до сих пор это звучит как глас вопиющего в пустыне, никто не слышит, и физика не слышит. Это и есть ее первая ошибка, т.е. физика игнорирует развитие неживой природы.
Физика не занимается вопросами, как и когда возникает тот или иной объект, она изучает его свойства и законы движения именно такими, какими они существуют в период исследования, т.е. физика не учитывает развитие неорганической среды.
Ярким примером такого подхода служит теория кристаллизации веществ. Как известно, процесс кристаллизации состоит из двух этапов: образования равновесного зародыша и его роста. Термодинамический подход позволяет определить многие параметры этих процессов, но механизм кристаллизации до сих пор неизвестен. Существующая теория кристаллизации зашла в тупик потому, что она рассматривает только кристаллизацию, т.е. считается, что это самостоятельный процесс, имеющий свой собственный механизм и свои закономерности. Но это не совсем так. Кристаллизация – всего лишь один из этапов в развитии конденсированной среды от газообразного неупорядоченного состояния до твердой идеальной кристаллической решетки. Поэтому кристаллизацию будут определять в значительной мере те особенные свойства конденсированной среды, которые формируются в ней при ее возникновении и развитии задолго до фазового перехода жидкое – твердое.
В работе [1] прослежен путь непрерывного развития неорганической среды от молекулы до кристалла и дан ответ на вопрос: по какому параметру идет это развитие?
Оказалось, что неорганическая среда развивается при изменении плотности вещества, главные параметры – энергия и ее источники, а главный процесс – превращение энергии. С новой точки зрения пришлось пересматривать давно сложившиеся и широко распространенные теории химической связи, межмолекулярного взаимодействия и кристаллизации.
Физики неправильно выбрали противоположности, единство, взаимодействие и борьба которых определяют свойства конденсированной среды. Они выбрали в качестве таких противоположностей электрическое притяжение – отталкивание. С помощью таких представлений и построены существующие теории химической связи, межмолекулярного взаимодействия, прочности кристалла и др. Но даже с точки зрения философии этот выбор пар противоположностей неверен. Почему? Потому что для формирования противоположностей и противоречия необходимы материальные образования, обладающие связями разных типов. Однотипные связи противоположностей создавать не могут, поскольку вызывают одинаковые тенденции, не способные замыкаться друг на друга в форме отрицательной обратной связи и, следовательно, обеспечивать устойчивость своих отношений.
Механика нашла пару, уже очень близкую к правильному решению: это кинетическая – потенциальная энергия. Но этот вариант не изучали, потому что термодинамика не ставит перед собой задачу раскрыть физическую природу потенциальной энергии в различных процессах.
А теперь рассмотрим действительные противоположности и их развитие. Единственная энергия, с которой начинается развитие конденсированной среды, это кинетическая энергия сближающихся атомов, которая превращается в потенциальную, и дальнейшее развитие конденсированной среды связано именно с конкретным видом этой потенциальной энергии. В процессе образования молекулы при сближении двух атомов кинетическая энергия превращается в электрическую и обратно, возникает пара противоположностей: кинетическая – электрическая энергия. В более плотной среде, например жидкой, уже флуктуации плотности являются источниками электрической энергии, которая затем превращается в магнитную, появляются новые пары противоположностей: электрическая – магнитная и кинетическая – магнитная энергия.
В общем виде получаем пару противоположностей: вещество – поле, которая описывается парой механика – электродинамика.
Сегодня существует устойчивая точка зрения, что частицы, из которых сложены кристаллы, т.е. атомы, ионы, молекулы, притягиваясь друг к другу, сами располагаются в пространстве симметрично, образуя правильные ряды, сетки, решетки.
Но это совсем не так. Симметрично выстраивает пространство постоянное электромагнитное поле кристалла, оно образует ту или иную пространственную решетку, а частицы располагаются в ячейках этой решетки под давлением, стремясь оттуда вырваться.
Когда это поле появилось в кристалле? При кристаллизации, в момент образования равновесного зародыша. В этот момент происходит скачок в развитии конденсированной среды, а именно, вместе с зародышем твердой фазы образуется и зародыш постоянного электромагнитного поля. Магнитная составляющая поля заполняет и оформляет объем кристалла, а электрическая – поверхность.
Поэтому механизм кристаллизации будет определяться процессами возникновения и развития этого поля, а сам кристалл является формой существования постоянного электромагнитного поля в данном веществе. Пара противоположностей вещество – поле (механика – электродинамика) – это первичная пара, а когда в кристалле возникает постоянное электромагнитное поле, которое создает структуру кристалла, то сразу же появляется новая пара противоположностей: структура – функция: поле образует в пространстве некую структуру, а ей всегда соответствует определенная функция. Вместе с образованием поверхности кристалла возникает и третья пара противоположностей: объем – поверхность.
Таким образом, если исходить из существующих представлений, то ни развития, ни самоорганизации в неорганической среде нет и быть не может. Если же принять, что существующие представления ошибочны, то в конденсированной среде самоорганизация начинается уже в момент образования простейшей молекулы с помощью пары противоположностей вещество – поле. И дальнейшее развитие конденсированной среды происходит только потому, что развивается именно эта пара. Как это происходит?
В молекуле действует первичное электрическое поле, в жидкой среде появляется первичное магнитное, в кристалле электрическое и магнитное поля объединяются и взаимодействуют, образуя совершенно новый физический объект – постоянное электромагнитное поле кристалла.
Развивается и структура поля. Если атом взять за точку, то два взаимодействующих атома, где работает электрическое поле, образуют линию. Появившийся в плотной среде единичный электрический контур или магнитный листок образует плоскость, а три пересекающихся в одной точке контура – объем, т.е. развитие структуры поля идет так: точка, линия, плоскость, объем, т.е. развивается геометрия поля. Поэтому кристалл отличается своими геометрическими свойствами, поскольку изначально построен с помощью геометрических элементов.
Развивается в этой паре и вещество как источник энергии. В молекуле – это сближающиеся атомы, в плотной среде – плотность вещества и флуктуации плотности, а в кристалле появляется совершенно новый источник энергии: пара противоположностей объем – поверхность.
Но физики не видят все эти процессы и противоположности. Возьмем, например, противоположности структура – функция. В этой паре физики видят только структуру и не замечают функцию. О структуре кристалла известно все, создана целая наука – кристаллография, и ничего неизвестно ни о природе прочностных свойств, ни о первопричине симметрии. Изучено множество свойств кристалла, но все они только тени от некоего предмета, а сам предмет неизвестен. Так вот, этим предметом является постоянное электромагнитное поле с его источниками, симметрия и структура поля определяют симметрию и структуру кристалла, а прочность кристалла – это проявление функции данного поля.
А теперь рассмотрим роковую ошибку, которая и делает физиков беспомощными перед проблемой самоорганизации вещества в неживой и живой природе.
Взаимодействие двух тел, не подвергающихся воздействию каких-либо других тел, является самым фундаментальным явлением, которое лежит в основе множества других. В решении этой проблемы, например, взаимодействии двух одинаковых атомов, физики исходили из следующих исходных посылок: валентные электроны обобществляются, атомы притягиваются друг к другу, взаимодействие осуществляется только за счет электростатических сил, кинетическая и магнитная энергии не учитываются.
Но как показано в работе [1], при взаимодействии двух атомов происходит все наоборот: валентные электроны не обобществляются, между атомами нет сил притяжения, между ними гораздо более сложные отношения, и в этом процессе происходит превращение одного вида энергии в другой – кинетическая энергия сближающихся атомов превращается в электрическую и обратно.
Таким образом, самая главная фундаментальная теория построена на ложных исходных посылках. И снова вопрос – почему? Потому что она построена на модели свободных электронов. Именно эта модель лежит в основе множества теорий, и сегодня мы имеем физику неупорядоченного состояния. Чтобы построить физику упорядоченных, саморазвивающихся, саморегулирующихся систем, нужно отказаться от модели свободных электронов и за основу взять прямо противоположную исходную посылку: валентные электроны не обобществляются ни в молекулах, ни в металлах.
В работе [2] с новой зрения рассмотрены такие привычные и хорошо изученные объекты природы, как кристалл, живая клетка, Земля и человек. Все это – различные формы существования постоянного электромагнитного поля в веществе, именно оно способно к самоорганизации и неограниченному развитию.
Проблема самоорганизации вещества в природе является первостепенной и главнейшей проблемой естествознания. И прежде всего ее должна решать физика, но, как мы видели, она не может этого делать. Поэтому можно сказать, что именно физика сегодня сдерживает развитие естествознания.
Литература: