РУБИКОН для нашей цивилизации

Уважаемый читатель, я призываю вас набраться терпения в части малой толики «отпугивающих» терминов из физики и математики (далее всё будет просто!). Зато в конечном итоге вас могут посетить совершенно новые и необычные мысли!
Для начала мы вспомним, что конста́нта – это некоторая математическая или физическая величина, не изменяющая своё значение в рамках рассматриваемого процесса. Всё знающая Википедия приводит 22(!) математические константы: число пи (3,14…); число е (2,718…) и другие, куда менее известные широкой публике. Здесь и далее по тексту я буду выделять курсивом понятия, о которых подробно рассказано в Википедии, поэтому останавливаться на них не буду.
В отличие от незыблемых математических констант физические константы, вероятно, могут… меняться(!) в ходе эволюции Вселенной – свидетельства этого появились в последние годы. Однако даже если физические константы и меняются со временем, то крайне медленно, и сколько-нибудь заметные изменения стоит ожидать лишь на масштабах порядка возраста Вселенной (около 14 млрд. лет). Физические константы характеризуют свойства нашего мира в целом и возникают при математическом описании окружающего мира с помощью теоретической физики.
К фундаментальным константам, в частности, относят: гравитационную постоянную (G); постоянную Планка (h); скорость света в вакууме (с) – это почти 300000 км/с и в природе (во Вселенной) ничто не может двигаться быстрее, чем фотоны (кванты) света. Три указанных константы (G, h, c) физики объединяют в несложную комбинацию (формулу), называемую планковской длиной, которую, в свою очередь, также относят к важнейшим физическим константам.
По своим исчезающе малым размерам планковская длина находится далеко за гранью человеческого воображения. Судите сами. Мы легко можем представить себе один миллиметр (мм) – это 1/1000 доля метра (м), то есть, с точки зрения математики, 1 мм – это 10 в «минус» 3-й степени (от длины метра). Самые «зоркие» из нас, вероятно, даже могут представить себе один микрон (мкм) – это 1/1000000 доля метра, то есть 1 мкм – это 10 в «минус» 6-й степени (кстати, толщина человеческого волоса – в среднем 80 мкм). А теперь попробуйте представить себе долю метра, записанную как 10 в «минус» 35-й степени – именно этому и равна планковская длина! Американский физик Бра́йан Грин (род. 1963 г.), один из наиболее известных специалистов по теории струн, приводит такое сравнение: если (мизерный) атом увеличить до размеров (колоссальной) Вселенной, то тогда планковская длина станет равной высоте… среднего дерева. Здесь уместно сказать, что характерный размер нашей Вселенной – это количество метров порядка 10 в 26-й степени – именно такое колоссальное расстояние прошли кванты света за всё время существования Вселенной (см. выше). Для сравнения напомню, что 1 километр (км) равен 1000 м (или 10 в 3-й степени метров).
Все важнейшие физические константы имеют размерность. Например, планковскую длину физики специально так «сконструировали» (скомбинировали величины G, h, c в виде формулы), чтобы она имела размерность в метрах. Однако в части размерностей есть исключение – это так называемая постоянная тонкой структуры (ПТС) – физическая константа, которая размерности… не имеет! Это объясняется тем, что ПТС может быть определена как (квадрат) отношения элементарного электрического заряда к планковскому заряду, и в настоящий момент ПТС принимают равной, грубо говоря, отношению 1/137. Причём детальные наблюдения квазаров, сделанные в апреле 2004 г. на одном из 8-метровых телескопов в городе Паранале (Чили), показали, что возможное изменение ПТС во времени не может быть больше, чем 0,6 миллионной доли за последние десять миллиардов лет существования Вселенной. Поскольку это ограничение противоречит более ранним результатам ученых, то вопрос о том, постоянна ли ПТС (во времени), считается открытым.
Безразмерная ПТС никак не соотносится ни с одной из общеизвестных математических констант, поэтому ПТС всегда являлась объектом восхищения для физиков. Ричард Фейнман, знаменитый корифей ядерной физики, называл ПТС «одной из величайших проклятых тайн физики: магическое число, которое приходит к нам без какого-либо понимания его человеком».
Всё изложенное выше читатель мог бы узнать, скажем, из в Википедии. И это только прелюдия к тому, что автор собирается сообщить читателю. Дальше речь пойдет об открытии автором… новой безразмерной физической константы! Её числовое значение, вероятно, чуть меньше триллиона (10 в 12-й степени), поэтому данную константу будем называть i-триллионом (то есть триллионом Исаева). По мнению автора математическая природа i-триллиона аналогична «внутренней» природе ПТС, которая подробно описана в книге автора «Зеркало» Вселенной» (стр. 81), и в упомянутом описании нельзя обойтись без математических формул (что выходит за рамки данной статьи). А вот чтобы понять про i-триллион читателю достаточно вникнуть только в три нехитрых постулата так называемой виртуальной космологии, создаваемой автором с 2000 г. (http://zhurnal.lib.ru/i/isaew_aleksandr_wasilxewich/ – это ссылка на журнал «Самиздат», в котором размещены все книги автора):
Постулат I. Каждое целое число бесконечного натурального ряда (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, …) мы будем отождествлять с квантом времени, то есть с планковским временем. Это время, за которое кванты света проходят планковскую длину, или, иначе говоря, это минимально возможный временной интервал, который требуется для протекания любого мыслимого физического события. Нетрудно убедиться (см. цифры выше), что планковское время – это число порядка 10 в «минус» 44-й степени (от секунды). Однако даже и не пытайтесь хоть как-то представить себе столь крохотный миг времени – он лежит далеко за гранью нашего воображения.
Постулат II. Возраст нашей Вселенной (около 13,75 млрд. лет) можно представить в виде отрезка (натурального ряда), содержащего колоссальное количество целых чисел – порядка 10 в 61-й степени – именно столько планковских времен укладывается в возрасте Вселенной (убедитесь в этом сами с цифрами в руках). Указанный колоссальный отрезок мы будем называть Большим отрезком. Это название навеяно из космологии так называемым Большим взрывом – моментом «зарождения» и начала расширения Вселенной, перед которым Вселенная находилась в таинственном сингулярном состоянии.
Постулат III. Наш i-триллион – это наибольшее количество целых делителей, которое может быть у целого числа в конце Большого отрезка. Например, у числа N = 20 имеется шесть целых делителей (1, 2, 4, 5, 10, 20), а вот число N = 1 – единственное число, у которого лишь один делитель. Поэтому можно сказать, что i-триллион – это отношение самого «тяжелого» числа (с наибольшим количеством делителей на Большом отрезке) к самому «лёгкому» числу (N = 1). Поскольку речь идет об отношении, то можно утверждать, что i-триллион – это безразмерная величина. О том, как вычислить наиболее точное числовое значение i-триллиона – можно прочитать в книгах: «Зеркало» Вселенной» (стр. 19); «Суперструны…» (стр. 95). Заметим, что в рамках виртуальной космологии десять миллиардов лет назад (для этого просто уменьшим длину Большого отрезка в 3,7 раза) i-триллион был на 17% меньше, чем в конце «современного нам» Большого отрезка (сравните это с возможным изменением ПТС во времени, см. выше).
Итак, теперь читателю должно быть понятно, что такое i-триллион. Однако почему можно предположить, что i-триллион – это физическая константа? Простейший ответ таков – да хотя бы потому, что i-триллион (как некое безразмерное число) то и дело обнаруживается при рассмотрении реального физического мира. Ниже приводятся наиболее интересные проявления (ипостаси) i-триллиона.
Масса самой тяжелой фундаментальной частицы (t-кварка) равна 174100 МэВ, а масса самой легкой фундаментальной частицы (электронного нейтрино) не превосходит 0,0000022 МэВ. Их отношение будет равно i-триллиону, если принять массу электронного нейтрино лишь в 9 раз меньше указанной. Изучение свойств топ-кварков (t-кварков) – одна из задач, стоящих перед Большим адро́нным колла́йдером (БАК), построенным недалеко от Женевы. БАК является самой крупной экспериментальной установкой в мире, главнейшая задача которой – «поимка» так называемого хиггсовского бозона. Согласно расчетам ученых этот бозон будет появляться не чаще, чем один раз на i-триллион столкновений (происходящих в детекторе БАК примерно в течение одного дня).
Атом – это наименьшая (химически) неделимая часть химического элемента, являющаяся носителем его свойств. Атом состоит из атомного ядра (это тяжелые нуклоны) и окружающего его электронного облака (которое более чем в 1836 раз легче ядра). Отношение объема атома к объему ядра атома – это i-триллион. Поэтому, кстати, можно сказать, что в некотором смысле атом любого химического элемента это… «пустое» пространство!
Согласно теории струн размеры замкнутых струн (как бы «диаметры» их «вибрирующих колец») могут варьироваться в широких пределах. При этом вполне вероятно, что отношение максимально возможного размера (не превосходящего размеров кварков и лептонов) к минимально возможному размеру струн (порядка планковской длины) будет равно именно i-триллиону.
Точное количество галактик в наблюдаемой части Вселенной неизвестно, но их должно быть порядка 10 в 11-й степени – на это указывают все научные источники. При этом теория предсказывает, что полная Вселенная имеет размер намного больший (нежели наблюдаемый). Таким образом, имеет право на существование следующая гипотеза: в настоящую эпоху во Вселенной количество галактик не превосходит i-триллиона. Учитывая колоссальные размеры Вселенной, можно сказать, что в некотором смысле наша Вселенная это… «пустое» пространство (см. выше про атом)! Ведь средняя плотность видимой материи во Вселенной – это один атом в кубе (пространства) с ребром около 2,55 м.
Число звезд в наиболее крупных галактиках (к которым относится и наша Галактика, видимая нами с «ребра» и носящая название Млечный Путь) приближается именно к i-триллиону. Иначе говоря, масса самых крупных галактик может достигать 10 в 12-й степени масс Солнца (которое является самой рядовой, типичной звездой во Вселенной).
Из всех известных в настоящее время экзопланет только Глизе (точнее говоря, Глизе 581 c) наиболее похожа по своим параметрам и вероятным условиям на Землю (то есть на Глизе также может быть разумная жизнь!). Поэтому именно Глизе является пока одной из наиболее «ценных» находок среди 500 экзопланет (в 400 «чужих» планетных системах). Расстояние от Земли до Глизе – около 20 световых лет, что в i-триллион раз больше размера крупного астероида (4 Веста), который человек ещё способен увидеть в ночном небе невооруженным глазом.
Характерный диаметр твердых планет (таких как наша Земля) в i-триллион раз превышает характерный размер космической пыли (частиц в космосе размером от нескольких молекул до 0,1 мм).
Наибольшая возможная масса планеты (иначе планета превращается в звезду) в i-триллион раз превосходит массу среднего (или чуть меньше этого) астероида. Масса Солнца в i-триллион раз больше массы всех микрометеоритов в Солнечной системе.
Согласно науке, называемой нуклеосинтез, наиболее распространенный химический элемент во Вселенной – это атом водорода, а наименее распространенный – атом тантала. Отношение указанных распространенностей – это i-триллион.
Температуры абсолютного нуля (0 градусов Кельвина или «минус» 273,15 градуса Цельсия) достичь невозможно. Очевидно, к ней ближе всего температура в межгалактическом пространстве (средняя плотность которого – менее 1 атома водорода на 1 кубометр). В 2003 г. ученым в лаборатории удалось опуститься «всего лишь» до температуры 10 в «минус» 10-й степени по шкале Кельвина, что только два порядка больше i-триллиона (с отрицательной степенью).
Химический элемент с самой высокой плотностью в твердом состоянии – это осмий (22590 кг/куб.м при 298 К). Однако плотность нейтронных звезд (а, по сути дела, плотность атомных ядер) в i-триллион раз больше плотности осмия!
Квазар – это яркий объект в центре галактики, который, как правило (?), производит в i-триллион раз больше энергии в секунду, чем наше Солнце (а иногда и в 10 раз больше указанного).
Самые большие чёрные дыры по своей массе в i-триллион раз превосходят самые маленькие звезды – коричневые карлики, масса которых около 0,08 от массы Солнца (самой типичной звезды).
Физики Колин Фроггатт и Хольгер Нильсен дали новое объяснение «тёмной материи»: её основа – сверхплотные «тёмные шары» диаметром 20 см и массой 10 в 11-й степени кг, которые могут быть «спрятаны» внутри звёзд. При этом отношение диаметра крупной звезды к диаметру «тёмного шара» равно i-триллиону.
На Земле насчитывается до i-триллиона типов органических молекул – кирпичиков живой материи (правда, только 50 из них участвуют в фундаментальных процессах жизнедеятельности).
Самый крупный живой организм из когда-либо живших на Земле – это синий кит. Самый тяжелый синий кит (из выловленных человеком) весил почти 177 тонн (при длине 33 м). Это в i-триллион раз больше веса наименьшей живой материи. К последней можно отнести, скажем, вироиды – мельчайший живой объект на Земле. Самые малые вироиды (малые цитоплазматические РНК) вируса желтых рисовых пятнышек имеют длину всего 220 нуклеотидов.
Самое высокое дерево на Земле (которое также является живой системой) – это секвойя, высота которой достигает 115 м. Элементарная живая система, основная структурно-функциональная единица всех живых организмов – это клетка (животного происхождения или растительная), минимальный размер которой от 0,1 – 0,25 мкм до 155 м (яйцо страуса в скорлупе). Внутри клетки носителем (архиважной) генетической информации является ДНК. В свою очередь, полимер ДНК, составлен из нуклеотидов, а длина каждого нуклеотида порядка 10 в «минус» 10-й степени метра, что в i-триллион раз меньше высоты секвойи.
Семя сейшельской пальмы (самое большое семя на Земле) весит до 23 кг, а семя у орхидных (самые маленькие семена на Земле) весит тысячные доли миллиграмма. Отношение весов указанных семян устремляется к i-триллиону.
Средний рост человека на Земле в i-триллион/10 раз меньше среднего расстояния от Земли до Солнца (и это расстояние – наиболее оптимальное для существования жизни на экзопланетах).
Мозг человека содержит i-триллион клеток (а всё тело человека – это в 100 раз больше клеток). Ёмкость «долговременной» человеческой памяти порядка i-триллион/10 бит информации, то есть человек 70 лет мог бы «грузить» в память по 60 бит информации каждую секунду(!), однако природа почему-то надежно «прячет» от нас большинство воспоминаний. Интенсивность звука, воспринимаемого нашим ухом, может меняться в i-триллион/10 раз.
Длина спирали ДНК у человека порядка i-триллион/100 звеньев. В крови женщины около i-триллиона кровяных пластинок, а у мужчины их чуть больше. В лимфе человека i-триллион/10 лимфоцитов. На поверхности тела человека живёт примерно i-триллион бактерий. Минимальная продолжительность жизни (1–2 дня) – у клеток кишечного эпителия, i-триллион/10 этих клеток ежедневно погибает.
Количество всех людей, когда-либо живших на Земле, быстро приближается к i-триллиону/10 человек. Согласно теории Капицы С. П. в 2005 г. скорость роста населения уже достигла своего максимума, а дальше – смена форм и параметров развития человечества, причем ничего подобного на Земле ещё не было.
Мощность наибольшей водородной бомбы, созданной человеком (100 мегатонн в тротиловом эквиваленте, СССР, 1961 г.) в i-триллион раз превышает мощность обычной ручной осколочной гранаты (весом 0,3÷1,2 кг).
Физический предел миниатюризации полупроводниковых устройств в i-триллион/10 раз больше аттометра – предельной «глубины проникновения» в микромир ученых-экспериментаторов на сегодняшний день (скоро ученые «опустятся» ещё на один порядок и мы получим i-триллион).
Радиоволны: отношение гипервысоких частот к крайне низким частотам (3÷30 Гц) равно i-триллиону. Атомные часы (на атомах цезия 133) совершают почти i-триллион/100 колебаний в секунду, а новейшие часы, основанные на одном атоме ртути совершают ещё больше колебаний в секунду (предельное число колебаний – это i-триллион ?).
Самое высокое здание, построенное человеком, имеет высоту около 1 км (так, «Дубайская башня» имеет высоту 828 м). Наномир – это конгломераты атомов и молекул, размеры таких кластеров в i-триллион раз меньше 1 км. В будущем из столь мизерных кластеров человек собирается конструировать буквально всё (в том числе и здания высотой до 4 км)!
Самый большой корабль в мире (нефтеналивной танкер) весит около i-триллиона грамм. Напомним, что 1 грамм – это вес одной (советской) копейки, то есть, практически, минимальный вес, доступный человеку в его ощущениях, когда он ещё способен обойтись без точных весов. Кстати, уже сейчас в мире ежегодно добывается около i-триллиона литров сырой нефти и около i-триллиона кубометров природного газа.
Согласно списку самых дорогих картин в мире (проданных на аукционах живописи) максимальная стоимость близка к i-триллиону/100 центов (самая дешевая картина вполне может стоить буквально десятки центов).
Общее количество денег, потраченных на оборону и оружие в 2004 году, впервые в истории человечества превысило i-триллион долларов США. В сентябре 2008 г. президент США (ещё Дж. Буш) хотел выделить i-триллион долларов, чтобы избежать последствий неизбежного финансового кризиса капитализма (но конгрессмены 13 голосами «против» заблокировали тогда это решение).
Состояние самого богатого человека в мире уже почти достигло i-триллиона/10 долларов. Очевидно, что до суммы в i-триллион долларов осталось совсем немного. Для справок: например, в 2004 г. почти миллиард (!) человек на планете имели доход равный одному доллару в день (сейчас на планете проживает 7 миллиардов человек). Таким образом, уже совсем скоро состояние самого богатого человека в i-триллион раз превысит состояние самого бедного (это предельный коэффициент расслоения в обществе?). А что же дальше ожидает человечество? Да, скорее всего, дальше – … НИЧЕГО! Например, в 2029 г. (или в 2036 г.) человеческая цивилизация может погибнуть от удара о Землю астероида Апофес. А затем на Земле будет развиваться (почти с «нуля») новая цивилизация и до тех пор, пока вновь по всем направлениям деятельности человека (см. все примеры выше) не будет достигнут пресловутый… i-триллион. Иначе говоря – i-триллион (как некая физическая константа), вероятно, является своеобразным рубиконом – символом некой границы, последствия пересечения которой нельзя предсказать и предотвратить.
В качестве послесловия.
Количество всех мыслимых слов в русском языке также близко к i-триллиону. Данная оценка – это количество всех возможных размещений, которые можно образовать из 33 букв русского алфавита по 8 букв. Ведь по оценке автора в среднем слово состоит из 8 букв, в чем, кстати, проявляется вездесущая «магия» числа 7 (http://zhurnal.lib.ru/i/isaew_aleksandr_wasilxewich/number6.shtml ). Значит, русский язык (вся его лексика – около 200000 слов), использует лишь мизерную часть потенциальных возможностей алфавита – не более 0,001% всех слов, которые можно было бы составить из 33 букв. Далее, если принять, что в среднем «длина» короткой фразы- мысли равна 8 словам, то тогда число всех возможных фраз-мыслей будет колоссальным (порядка 10 в 42-й степени). Поэтому ВСЁ сказанное и написанное человечеством за всю его историю – это ничтожная часть того, что в принципе позволяют «генерировать» языки на планете Земля. При этом горы словесного (гуманитарного) мусора, которыми завален интернет, – не более, чем пустой звук, практически, не приближающий нас к Истине (и даже не делающий нас хоть чуточку лучше), поскольку Истина написана на языке… математики. Именно об этом напоминает нам i-триллион (и вся виртуальная космология). И остается только сожалеть, что подавляющее большинство из нас терпеть не может математику (ни в каком виде) и уповает на «силу мысли» невежественных, но, увы, очень влиятельных людей…