Почему природа зациклена на спиралях? Энтропия и тороидальная форма космоса

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Иногда в истории науки случаются моменты озарения, когда привычный взгляд на мир переворачивается с ног на голову. Вдруг, из хаоса и беспорядка проступает скрытая структура, а случайность оказывается лишь проявлением глубинных закономерностей. Один из таких моментов связан с понятием энтропии — меры беспорядка в системе. Вопреки интуитивному пониманию, энтропия может быть ключом к пониманию самой организации Вселенной.

Предел Бекенштейна: Энергия как ограничитель беспорядка

В конце XX века физик Якоб Бекенштейн предложил революционную идею: энтропия любой физической системы не может быть бесконечной. Она ограничена ее энергией и минимальным объемом, в который эту систему можно поместить. Иными словами, чем больше энергии и чем меньше пространство, тем больше информации (и, соответственно, энтропии) может содержать система.

Иллюстрация
Иллюстрация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com

Это открытие стало настоящим прорывом. Энтропия, до этого считавшаяся абстрактным понятием, вдруг оказалась тесно связана с фундаментальными свойствами пространства и времени. Информация, которую можно «записать» в определенном объеме, пропорциональна его энергии и размеру. Но как это соотносится с реальной Вселенной, где преобладают не идеальные сферы, а сложные, извилистые формы?

От сферы к тору: Переосмысление энтропии

Последующие исследования пытались обобщить предел Бекенштейна. Рафаэль Буссо предположил, что энтропия должна быть связана не с энергией, а с площадью поверхности, окружающей систему. Это было элегантно с математической точки зрения и подтверждало связь энтропии с геометрией пространства-времени. Однако, такой подход несколько упрощал картину, упуская важную динамическую составляющую — роль энергии.

Недавние исследования, опубликованные в журнале Classical and Quantum Gravity, предлагают альтернативный подход, который сохраняет энергию как фундаментальный фактор. В основу положено знаменитое уравнение Эйнштейна E=Mc², связывающее энергию и массу. Массу, в свою очередь, можно связать с радиусом Шварцшильда — радиусом горизонта событий черной дыры с такой же массой.

В результате получается новое представление энтропии, не в виде сферы, а в виде тора — фигуры, напоминающей бублик. Внутренний радиус этого тора соответствует радиусу Шварцшильда, а внешний — минимальному объему, в который можно поместить систему.

Почему тор? Природа любит спирали

Но почему именно тор? Ответ кроется в самой природе. Вселенная не предпочитает идеальные сферы. Напротив, она тяготеет к спиралям, вихрям и тороидальным потокам. Галактики формируются не в виде шаров, а закручиваются в грандиозные спиральные структуры. ДНК не тянется прямой нитью, а скручивается в двойную спираль. Вода, воздух и даже плазма в экстремальных условиях космоса движутся по искривленным, вращающимся траекториям.

Похоже, что тороидальная форма энтропии отражает фундаментальный принцип организации Вселенной. Она позволяет взглянуть на принцип неопределенности Гейзенберга в квантовой механике с новой стороны. Вместо того, чтобы видеть в нем лишь ограничение на точность измерения, можно интерпретировать его как проявление скрытой структуры, как свидетельство того, что квантовая случайность — это лишь проявление глубинного порядка.

3-торус, представляющий бекенштейновскую границу физической системы и согласующийся с моделями GUP/минимальной длины с rs в качестве внутреннего радиуса и R в качестве внешнего радиуса
3-торус, представляющий бекенштейновскую границу физической системы и согласующийся с моделями GUP/минимальной длины с rs в качестве внутреннего радиуса и R в качестве внешнего радиуса
Автор: Ahmed Farag Ali, Aneta Wojnar arXiv:2401.05941 Источник: arxiv.org
Решение космологической загадки?

Тороидальное представление энтропии может помочь разрешить одну из самых больших проблем современной космологии — проблему космологической постоянной. Теоретические расчеты предсказывают для энергии вакуума гораздо большее значение, чем наблюдаемое на практике. Учет тороидальной формы энтропии в расчетах может существенно уменьшить это расхождение, предполагая, что тороидальная структура Вселенной естественным образом регулирует энергию вакуума.

За пределами физики: Знание как постоянное движение

Последствия этого открытия выходят за рамки физики. Они затрагивают саму природу знания. На протяжении веков мы стремились к четким определениям и абсолютной уверенности. Но Вселенная не статична. Она движется, изгибается и вращается. Знание, как и сама реальность, должно быть гибким и открытым для переосмысления.

Вселенная не хаотична и не случайна. В ней есть порядок, который нужно увидеть. Порядок, проявляющийся в форме галактик, в движении электронов и в самом течении времени. Призыв к более глубокому исследованию, к принятию Вселенной, которая не просто существует, а дышит, движется и закручивается в спирали. Возможно, конечная цель познания — не покорение неизвестного, а благоговение перед его совершенством, признание того, что под покровом неопределенности скрывается порядок, который мы только начинаем понимать.

7 комментариев

Добавить комментарий

l
На мой взгляд, свойство материи, пространства и энергии сохранять информацию — проявлять нехаотичность правильнее было бы обозначать как энтальпию.
a
Может кто-нибудь рассказать, как «информационная» энтропия связана с «термодинамической»? А то в статьях ИИ между ними вообще не делают никакой разницы. Хотя термодинамическая в статфизике — это логарифм от количества возможных состояний системы. Что там информационного?
s
А картинка капусты романеско в статье про энтропию вас не смутила?)
s
Просто мы в матрице)
Не понятно к чему капуста на картинке, да ещё из нейронки, да она красивая и в форме аттракторов, но можно было просто аттракторов наделать, там есть красивые картинки
n
Ну вот. Ещё один шаг к новой физики, к эфиродинамике Ацыковского и его последователей.
Lunatik
Закон вселенной. Энергия большого взрыва закрутила всю энергию в спираль. Атом это Волчек в котором по закону сохранения энергии заключена сила. Все в нашей вселенной вращается. По этому все стремится в спираль. Малые Сили объединятся в более крупные структуру следующие еще более массивные и так далее.

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Что снится людям без воображения: исследование мультисенсорной природы афантазии

Большинство людей воспринимают способность вызывать в памяти чувственные образы как нечто естественное. Если попросить человека вспомнить внешность близкого родственника, интерьер своей комнаты или...

Почему лето в Северном и Южном полушариях отличается: 4,5 лишних дня и более 4 градусов разницы

Экватор делит Землю на две равные части — Северное и Южное полушария. Поскольку обе половины планеты находятся на одном расстоянии от Солнца и получают свет от одной звезды, логично...

Зачем крокодилы глотают камни: какую роль обычные булыжники играют в организме хищника?

Крокодилы известны мощными челюстями, острыми зубами и способностью справляться с добычей, которая кажется слишком крупной для одного приёма пищи. Но есть у этих хищников ещё одна необычная...

Древняя находка в пустыне Египта заставила пересмотреть прародину человечества: как одна окаменелость изменила карту эволюции приматов

На протяжении многих десятилетий ученые считали, что первые предки современных человекообразных обезьян и людей появились в Восточной Африке. На территории современных Кении, Уганды и Танзании...

Украли телефон — что будет с почтой, облаком и Госуслугами и как подготовиться заранее

Новая SIM-карта вернёт номер, но не вернёт ваши аккаунты. Что лежит в телефоне, о чём забывают и что настроить за один вечер, пока он ещё у вас.

Вагоны ледники: как перевозили скоропорт в поездах до появления рефрижераторов

До того как в железнодорожном транспорте появились вагоны с машинным охлаждением, единственным способом доставить скоропортящиеся продукты на большие расстояния были вагоны ледники. Это целая...