Геометрические модели пространства - времени и устойчивость генома

Время! Оно стоит, ползет, идет, бежит и летит. Приходит и проходит. Наступает и минует. Обвиняет и оправдывает. Меняется и меняет нас. А мы его тратим и бережем, не замечаем и боимся, хотим не упустить, заполнить, провести с толком, использовать и, конечно, понять... Уже на заре своего существования, более двух с половиной тысячелетий назад, философия пыталась понять, что же такое время, дать ему определение, выделить и осмыслить его свойства.

За прошедшие с той поры века почти каждый крупный мыслитель так или иначе затрагивал проблему времени, давал ему свое толкование или принимал, иногда дополняя, трактовку одного из своих предшественников. Вслед за философией начали заниматься временем и другие науки — каждая в чем-то по-своему, но все целеустремленнее, упорнее и методичнее.

Однако никогда еще тема эта так не притягивала к себе ученых практически всех специальностей. Время стало предметом пристального внимания всего круга наук — естественных, технических и общественных, включая среди прочих дисциплин искусствознание и литературоведение. Ему посвящены многие десятки книг, сотни диссертаций, тысячи статей. Причем каждое новое десятилетие по числу таких публикаций далеко опережает предыдущее.

Поэтому мы ограничимся рассмотрением только геометрических моделей времени, которые начали развиваться в трудах Х. Лоренца, А.Пуанкаре, А. Энштейна, Г. Минковского. Они впервые объединили время и пространство в одно целое в своей модели четырехмерного пространства – времени (Общей теории относительности – ОТО). Время стало геометрической координатой, хотя и со своими особенностями (положительной сигнатурой). Размерность этой координаты отличается от пространственной – измеряется в секундах, а не в метрах. Хотя в рамках хроногеометрии развивается единый подход к измерению – часами.

Дальнейшее развитие геометрического подхода связано с попытками объединить в одной теории фундаментальные взаимодействия – гравитационное, электромагнитное, слабое и сильное. Впервые выход за пределы четырехмерия сделал Т. Калуца, который предположил, что физические взаимодействия связаны с наличием еще одной пространственной координаты (свернутой или компактифицированной).

Однако в рамках пяти мерной модели не удается описать все фундаментальные взаимодействия. В дальнейшем количество компактифицированных координат стало нарастать. Сейчас популярные модели для описания пространства времени имеют 6, 7, 8, 10 и более координат. Но модели большей мерности также не позволяют обосновать ряд ключевых свойств классического пространства времени, таких как размерность, сигнатура, квадратичный характер метрики и т.д. В этой парадигме данные свойства постулируются вместе с априорным характером самого пространства-времени.

Можно предположить, что основные трудности геометрического подхода заключаются в том, что пространство-время рассматривается как некая среда, в которой осуществляются взаимодействия. Не учитывается реляционный характер самого пространства-времени.

Подходящей основой для развития реляционной концепции пространства-времени является теория бинарных физических структур, построенная Ю.И.Кулаковым для переформулировки ряда законов общей физики (Кулаков, 1968). В этой теории постулируется существование двух множеств элементов и отношений между ними, удовлетворяющих некоторым алгебраическим условиям.

Ю. Кулаков писал в своей монографии «Из моей концепции иерархического строения научного знания следует деление всей теоретической физики на два качественно различных этажа – нижнего (регионального, антропного, ассерторического, наглядного в смысле существования “физического смысла”) и верхнего (федерального, сакрального, аподиктического, лишённого наглядного “физического смысла”): И только после этого станет ясно, что ТФС не является математическим аппаратом для решения конкретных задач теоретической физики, а представляет собой детально разработанную теорию классификации федеральных законов, лежащих в основании Мира первичной реальности и порождающих хорошо известные всем региональные законы Мира материальной действительности».

«Как известно, в традиционной физике первого поколения возникает множество вопросов: почему время – одномерно? евклидово пространство – трёхмерно? пространство событий – четырёхмерно? динамическое пространство – пятимерно? каким числом измерений нужно ограничиться в многомерных геометрических моделях типа теории Калуцы и Клейна? какое число N нужно предпочесть в суперсимметричных теориях? как и вопросов: почему мировые постоянные c , G , ~ , k , NA , e , m имеют вполне определённые численные значения, то нужно признать, что это – просто неправильно поставленные псевдопроблемы, в принципе неразрешимые на этаже традиционной теоретической физики Ландау.

Ясно, что эти вопросы решаются не на уровне региональных физических законов традиционной физики, и даже не не уровне федеральных программ Теории физических структур, а на уровне сакральных программ, вложенных в уникальный “компьютер” под названием человек и определяющих возможности того или иного восприятия человеком “субэйдосов” Мира первичной реальности с помощью тех или иных органов чувств.

В качестве примера вспомните разные программы, вложенные в наши персональные компьютеры, позволяющие воспроизводить одни и не способные воспроизвести другие файлы.

Заметим, что вопрос о численных значениях физических мировых констант (проблема “антропного принципа”) так же относится к самому верхнему этажу Мироздания, где решается вопрос о самосогласованности всего со всем и вопрос об устойчивости всего Мироздания как единого целого, и потому не могут быть решены ни на уровне региональных законов традиционной физики, ни на уровне федеральных программ Физики второго поколения».

В рамках ТФС разработан новый математический аппарат – бинарные геометрии. Рассматривается два множества элементов (кортов) и отношения между ними. Все “регулярные” физические структуры описываются одной и той же функцией (верификатором) Kn; p q , зависящей от трёх целочисленных параметров:
размерности n = 0, 1, 2, ... ;
гипергеометрического числа (заряда) p = 0, 1;
и криптометрического числа (заряда) q = 0, 1,
заменяющие собой хорошо известное до этого понятие ранга (s, r) физической структуры.

На  базе ТФС можно строить гораздо более содержательные гипотезы, чем это возможно на базе обычных физических многомерных моногеометрий.  Моногеометрия – геометрия, построенная на одном множестве точек, бинарная – на двух. В бинарных геометриях даже не рассматриваются отдельные множества точек, учитываются только их отношения. Структура  в ТФС – равенство нулю определителя, задающего отношения двух множеств (принцип фундаментальной симметрии). Поэтому точка в ТФС – отношение двух линий.  Фактически точка в бинарной геометрии состоит из двух частей – части одной линии и части другой. У нее есть две стороны – левая и правя. Все известные моногеомметрии,  лежащие в основе обычных физических теорий (Минковского, Лобачевского, Римана и пр.), являются частным случаем бинарных геометри . Так трехмерное Евклидово пространство будет в ТФС задано определителем ранга 3. В Евклидовой моногеометрии  такое пространство будет задано матрицей 5 х 5. Аналогом мерности  в ТФС выступает ранг структуры. 

Отношения могут быть как числовыми, так и не числовыми. Поэтому теория приложима не только к физическим процессам, но и к социологическим, биологическим и т.п., где часто невозможно сформулировать численно задачу исследований.
Ю. Владимиров в своих работах показал, что увеличение ранга верификатора (1) в бинарных отношениях аналогично увеличению мерности в унарных геометриях. Однако бинарные отношения более емки по своим приложениям. Как мы уже упоминали, точка в унарной геометрии является объектом нулевой мерности, а в в бинарных отношениях точка является отношением взаимодействия двух линий. Получается, что точка в бинарной структуре двумерна, она как бы составлена из двух частей, левой и правой.

Поэтому реальные проявления структурных отношений в нашем пространстве-времени можно рассматривать как отображение взаимодействия двух многомерных структур, которые сами по себе не меняются во времени, но могут меняться их отношения. Последовательно наращивая ранг структуры, Ю.Владимиров показывает, что структура ранга 6 описывает все известные  взаимодействия с единых позиций.

Но реализуя редукцию структуры, т.е. переходя от бинарных отношений к реальным координатам, в теории Владимирова, рассматривается одномерная временная сигнатура. То есть, не смотря на большое количество новых размерностей, все они усекаются до одномерного времени некоторыми искусственными процедурами.
Остается также открытым вопрос, а что могут описывать структуры большего ранга? Есть ли в нашем мире процессы, которые имеют большую мерность? Каков вид отображения структур в нашей реальности (проекция, как в кино или отражение как в калейдоскопе, либо другое)?

Для ответа на этот вопрос попробуем рассмотреть живые системы, существование которых в рамках структуры ранга 6 не описывается. Известно, что генетический код един для всех живущих на земле организмов. Этот постулат тем не менее нуждается в уточнении, так как есть вариации генетического в отдельных бактериях и митохондриях. (Всего известно на настоящий момент 17 вариантов генетического кода).  Рассмотрим пока наиболее распространенный (99% живых существ).  Известно, что он вырожден. Из возможных 64 комбинаций триплетов по кодированию аминокислот реализуется только 20. Существует аминокислоты, которые кодируются одним кодоном, есть, которые кодируются двумя, тремя, четырмя и шестью кодонами. То есть максимальная степень вырожденности генома равна 6. Отсутствуют пятерки кодонов.
В теории катастроф рассматриваются вырожденные особенности функций. Бифуркационное множество катастрофы А7 имеет вид

            X⁶ +aX⁴ +bX³ +cX² +dX = 0                              (1)
Видно, что в нем отсутствует степень 5. Это означает, что катастрофа А7 описывает множество с максимальной вырожденностью 6 и в нем нет точек с вырожденностью 5.
Таким образом на множестве кодонов генома проявлена катастрофа А7.
Можно предположить, что факт вырожденности генома связан с характеристиками нашего пространства-времени. Попробуем связать эти факты воедино и с теорией физических структур.

Главные объекты ТФС верификатор и репрезентатор. Верификатор представляет собой определитель Келли-Менгера, а репрезентатор является линейной суперпозицией парных отношений. Российский математик Арнольд показал, что на линейных операторах тоже могут проявляться катастрофы. В частности катастрофа А7 реализуется на линейном операторе ранга 7.
Поэтому предположим, что верификатор, описывающий существующий характер пространственно – временных отношений в нашей  реальности имеет ранг 7 и представляет собой матрицу размерностью 7х7. Тогда факт вырожденности этого верификатора означает, что некоторые элементы парных отношений равны нулю и не проявляются.

Отсутствие в геноме большей части аминокислот, синтезируемых организмом говорит о том, что у человека, возможно, не проявляются многие качества, которые могли проявляться ранее. Вполне возможно, что Земля, перемещаясь вместе с Солнцем  и Галактикой во Вселенной попадает в зоны с разными характеристиками пространства времени с различной степенью вырожденностью систем отношений структур. Тогда в разные эпохи могут меняться характеристики генома, проявляя у живого качества, ранее недоступные или затрудняя проявление тех или иных качеств.

Можно ли снять вырожденность генома в рамках локального изменения характеристик пространства-времени? Для этого надо выйти за пределы ранга 7 – перейти к рассмотрению верификатора ранга 8. То есть локально выйти за пределы существующих пространственно- временных отношений.

Задача снятия локальной вырожденности пространственно – временных характеристик ведется нами в последнее время Ее решение позволит повысить адаптационные возможности человека в современных, быстроменяющихся условиях. Повышение устойчивости генома в рамках разработанных программ приведет к появлению новых качеств у человека, дающих ему новые возможности по ускоренному развитию, продлению в несколько раз времени жизни.

Одна из проблем, которую решают многочисленные биологические коллективы – продление жизни человека, разработка технологий омоложения. Есть ряд направлений, на которые выделяются деньги научным коллективам, но которые пока не принесли успеха. Основной лейтмотив большинства исследователей – старение это программа и надо изменить эту программу для продления жизни. Некоторые ученые ищут гены смерти, предполагая, что выключив эти гены можно продлить жизнь.

На наш взгляд такой подход бесперспективен. Сейчас изучена незначительная часть генов. Для того, чтобы понять как работают остальные – надо затратить миллиарды денег и десятки лет.

Наш подход принципиально другой. Наши исследования показывают, что геном представляет высоковырожденную структуру. Поэтому многие свойства генома не проявляются. В частности – длинная жизнь (200 – 800 лет). Методами физики структур можно уменьшить эту вырожденность и восстановить заложенные, но не проявленные качества. Снятие вырожденности поможет запустить программу жизни.

Тот факт, что в нашем пространственно-временном континууме может проявляться структура ранга 8, а возможно и выше, говорит о том, что представления физиков о строении нашей вселенной далеки от завершенности. Появление в физике таких артефактов как темная энергия и темная материя – следствие неспособности в рамках существующих теорий описать мироздание.  Наверняка есть взаимодействия, которые существующими методами измерений не удается зафиксировать, но которые влияют существенным образом на облик мира.

Вырожденность структуры пространственно-временного континуума неизбежно проявляется и человеческих  отношениях и в природных явлениях и катаклизмах. Лаборатория Информационного Конструирования разрабатывает технологии уменьшения вырожденности пространственно – временных структур, создает изделия и установки, которые можно внедрять в различных производствах и индивидуально.

Литература

1. Владимиров Ю.С. Пространство-время. Явные и скрытые размерности. М.: 2009
2. Кулаков Ю.Ф. Теория физических структур. М.: 2004
3. Чернавсий Самоорганизация и информация
4. Арнольд  Теория катастроф