УДК 524.8

 

Игнатьев Михаил Борисович – федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения», доктор технических наук, профессор, директор Международного института кибернетики и артоники, Санкт-Петербург, Россия.

E-mail: ignatmb@mail.ru

190000, Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, д. 67,

тел: 8(812)494-70-44.

Авторское резюме

Состояние вопроса: Галактики являются сложными системами, проходящими в процессе развития ряд циклов, включающих в себя периоды адаптационного максимума. Природа гипотетического блока, управляющего развитием таких систем, пока остается неизвестной.

Результаты: Астрофизические структуры – галактики, звездные кластеры и др. – являются сложными киберфизическими системами с большим разнообразием элементов. В процессе своего развития астрофизические структуры взаимодействуют с окружающей средой, состоящей из других галактик и более крупных образований. Кроме того, астрофизические структуры находятся под воздействием внешнего и внутреннего управления, которое реализуется через гипотетический блок управления. В качестве инструментов управления рассматривается манипуляция произвольными коэффициентами в структуре эквивалентных уравнений, наложение и снятие ограничений на переменные системы, объединение систем в коллектив и др., что в итоге формирует их жизненные циклы развития. Астрофизические структуры – сложные самоорганизующиеся системы, поэтому на них распространяются все известные закономерности развития сложных систем.

Выводы: Наличие адаптационного максимума в жизни астрофизических структур позволяет высказать предположение, что они изменяются под воздействием высокоразвитых цивилизаций. Если наш мир – это модель внутри гипотетического мирового суперкомпьютера, то изучение его системы программирования и защиты является необходимым условием установления контакта с ними.

 

Ключевые слова: астрофизические структуры; галактика; звезды; черные дыры; структурированная неопределенность; феномен адаптационного максимума; внешнее и внутреннее управление; жизненный цикл развития.

 

System Analysis of Astrophysical Structures

 

Ignatyev Mikhail Borisovich – Saint Petersburg State University of Aerospace Instrumentation, professor, International Institute of Cybernetics and Artonics, director, Saint Petersburg, Russia.

E-mail: ignatmb@mail.ru

67, Bolshaya Morskaya, Saint-Petersburg, Russia,190000,

tel: +7(812)494-70-44

Abstract

Background: Galaxies are complex systems, which, in the course of their development, pass a number of cycles, with the periods of adaption maximum being included. The nature of the hypothetical block controlling these systems development is still unknown.

Results: Astrophysical structures – galaxies, star clusters, etc. – are complex cyberphysical systems with a large variety of elements. In the course of their development these astrophysical structures interact with the environment consisting of some other galaxies and larger structures. In addition, the astrophysical structures are under the influence of external and internal control, which is realized through a hypothetical control unit. The arbitrary coefficient manipulation in the structure of equivalent equation, the imposition and lifting of restrictions on system variables, the merging of the systems into a collective one, etc. are considered to be their management tool, which eventually forms the life cycles of galaxies. Astrophysical structures are complex self-organizing systems, so they are subject to all identified patterns of complex systems development.

Conclusion: The existence of adaptation maximum in astrophysical structures life cycle furnishes us with the proposal that they are changed under the influence of highly developed civilizations. If our world is a model within some hypothetical global computer, the study of its system of programming and protection is the essential condition of establishing a contact with them.

 

Keywords: astrophysical structures; galaxy; stars; black holes; structured uncertainty; the phenomenon of adaptation maximum; external and internal management; life cycle development.

 

Введение

Астрофизические структуры и галактики – основные элементы Вселенной, которая складывается из множества галактик. В свою очередь галактика содержит в себе звезды и звездные кластеры, черные дыры и квазары, гравитационную и электромагнитную энергию, межзвездную пыль, темную энергию и темную материю и др. Галактики интенсивно изучаются средствами астрофизики и астрономии. Но, с другой стороны, галактики – сложные самоорганизующиеся системы, и на них распространяются закономерности этих систем, что и является предметом рассмотрения в настоящей статье.

 

1. Лингво-комбинаторное моделирование

Лишь для небольшого числа реальных систем имеются математические модели. Прежде всего, системы описываются с помощью естественного языка. Предлагается способ перехода от описания на естественном языке к математическим уравнениям. Например, пусть имеется фраза

 

WORD1 + WORD2 + WORD3                         (1)

 

В этой фразе мы обозначаем слова и только подразумеваем смысл слов. Смысл в сложившейся структуре естественного языка не обозначается. Предлагается ввести понятие смысла в следующей форме:

 

(WORD1)*(SENSE1)+(WORD2)*(SENSE2)+(WORD3)*(SENSE3)=0 (2)

 

Будем обозначать слова как Аi от английского Appearance, а смыслы – как Еi от английского Essence. Тогда уравнение (2) может быть представлено как:

 

A1*E1 + A2*E2 + A3*E3 = 0                                      (3)

 

Уравнения (2) и (3) являются моделями фразы (1). Лингво-комбинаторная модель является алгебраическим кольцом, и мы можем разрешить уравнение (3) либо относительно Аi либо относительно Еi путем введения третьей группы переменных – произвольных коэффициентов Us [см.: 2; 5; 6]:

 

A1 = U1*E2 + U2*E3

A2 = –U1*E1 + U3*E3                                              (4)

A3 = –U2*E1 – U3*E2

или

E1 = U1*A2 + U2*A3

E2 = –U1*A1 + U3*A3                                              (5)

E3 = –U2*A1 – U3*A2

 

где U1, U2, U3 – произвольные коэффициенты, которые можно использовать для решения различных задач на многообразии (3). В общем случае, если имеем n переменных и m многообразий, ограничений, то число произвольных коэффициентов S будет равно числу сочетаний из n по m+1, что было доказано в [см.: 2; 5; 6], табл. 1:

 

                                                                      (6)

 

Число произвольных коэффициентов является мерой неопределенности и адаптивности. Лингво-комбинаторное моделирование может опираться на анализ всего корпуса текстов на естественном языке, это трудоемкая задача по извлечению смыслов для суперкомпьютеров, его можно также использовать, опираясь на ключевые слова в конкретной области, что позволяет получать новые модели для конкретных областей знания. В этом случае лингво-комбинаторное моделирование заключается в том, что в конкретной предметной области выделяются ключевые слова, которые объединяются во фразы типа (1), на основе которых строятся эквивалентные системы уравнений с произвольными коэффициентами. В частном случае они могут быть дифференциальными уравнениями и при их исследовании может быть использован хорошо разработанный математический аппарат. Лингво-комбинаторное моделирование включает все комбинации и все варианты решений и является полезным эвристическим приемом при изучении плохо формализованных систем [см.: 2; 5; 6]. В лингвистической литературе имеется множество трудов, в которых исследуются понятия смысла и значения, но эти теории во многом оказались неконструктивными, что ярко показал Л. Витгенштейн в своей Голубой книге. Использование в качестве модели фразы (1) уравнения (2) позволяет построить исчисление смыслов, которое хорошо реализуемо на компьютерах. По мнению Д. А. Леонтьева, смысл (будь то смысл текстов, фрагментов мира, образов сознания, душевных явлений или действий) определяется, во-первых, через более широкий контекст и, во-вторых, через интенцию или энтелехию (целевую направленность, предназначение или направление движения). В нашем определении смысла наличествуют эти две характеристики – контекстуальность (смыслы вычисляются, исходя из контекста) и интенциальность (произвольные коэффициенты позволяют задавать те или иные устремления).

 

Таблица 1

 

2. Адаптационные возможности сложных систем

В структуре эквивалентных уравнений систем со структурированной неопределенностью есть произвольные коэффициенты, которые можно использовать для приспособления системы к различным изменениям, чтобы повысить точность и надежность функционирования систем, их живучесть в потоке перемен. Если в качестве ключевых слов, характеризующих галактику, взять звезды галактики, квазары галактики, черные дыры галактики, гравитационную энергию галактики, электромагнитную энергию галактики, темную энергию галактики, темную материю галактики, то лингвистическое уравнение галактики в соответствии с вышеизложенной методикой будет:

 

А1*Е1 + А2*Е2 + … + А7*Е7 = 0,                    (7)

 

а эквивалентные уравнения будут иметь вид:

 

E1 = U1*A2 + U2*A3 + U3*A4 + U4*A5 + U5*A6 + U6*A7;

E2 = –U1*A1 + U7*A3 + U8*A4 + U9*A5 + U10*A6 + U11*A7;

E3 = –U2*A1 – U7*A2 + U12*A4 + U13*A5 + U14*A6 + U15*A7;

E4 = –U3*A1 – U8*A2 – U12*A3 + U16*A5 + U17*A6 + U18*A7; (8)

E5 = –U4*A1 – U9*A2 – U13*A3 – U16*A4 + U19*A6 + U20*A7;

E6 = –U5*A1 – U10*A2 – U14*A3 – U17*A4 – U19*A5 + U21*A7;

E7 = –U6*A1 – U11*A2 – U15*A3 – U18*A4 – U20*A5 – U21*A6,

 

где А1 – характеристика звездного населения галактики; Е1 – изменение этой характеристики; А2 – характеристика квазарного населения галактики; Е2 – изменение этой характеристики; А3 – характеристика черных дыр галактики; Е3 – изменение этой характеристики; А4 – характеристика гравитационной энергии галактики; Е4 – изменение этой характеристики; А5 – характеристика электромагнитной энергии галактики; Е5 – изменение этой характеристики; А6 – характеристика темной энергии галактики; Е6 – изменение этой характеристики; А7 – характеристика темной материи галактики; Е7 – изменение этой характеристики; U1, U2, …, U21 – произвольные коэффициенты. Может меняться число ключевых слов и количество ограничений типа (7), но структура эквивалентных уравнений типа (8) сохранится, будет меняться количество произвольных коэффициентов и матрица их распределения в этих уравнениях. Например, если в качестве ключевых слов галактики взять девять слов [1] – диаметр D₂₅, радиальную шкалу диска R₀, толщину звездного диска, светимость, массу М₂₅ в пределах D_25, относительную массу газа в пределах D₂₅, скорость вращения внешних областей галактики, период обращения внешних областей галактики, массу центральной черной дыры, то в структуре эквивалентных уравнений будет содержаться 36 произвольных коэффициентов.

 

На рис. 1 показана структура взаимодействия системы – в данном случае галактики – с окружающей средой, результат этого взаимодействия – возникновение сигналов дельта, которые воздействуют как на систему, так и на среду. Система имеет гипотетический блок управления, который воздействует на тело системы, манипулируя произвольными коэффициентами, накладывая и снимая ограничения и т. д.

 

Рис. 1. Структура взаимодействия системы – в данном случае галактики – с окружающей средой

 

В результате взаимодействия с окружающей средой галактика эволюционирует так, как это показано на рис. 2

 

Рис.2. Трансформация развивающейся галактики, n1<n2<n3, траектория системы: 1-2-3-4-5-6-…, сплошной линией показаны эволюционные процессы, пунктирной – креативные процессы.

 

В рамках лингво-комбинаторного подхода сложные системы описываются эквивалентными уравнениями с произвольными коэффициентами, матрица которых зависит от числа переменных и от числа ограничений. Число произвольных коэффициентов определяется как число сочетаний из n по m+1, где n – число различных элементов галактики, m – число ограничений, на них наложенных. Число произвольных коэффициентов характеризует адаптационные возможности галактической системы. В процессе эволюции галактика проходит через адаптационный максимум и постепенно превращается в жесткие системы, которые либо погибают, либо преобразуются через креативный переход путем сбрасывания накопленных ограничений – см. рисунок 2. Цикл развития галактики начинается в точке 1, проходит через максимум в числе произвольных коэффициентов и заканчивается в точке 2, где должна наступить трансформация, сброс ранее накопленных ограничений, новый цикл начинается в точке 3, опять система проходит через максимум адаптационных возможностей, достигает точки 4, где опять происходит трансформация и т. д. Аналогичные циклы имеются у биологических, социально-экономических и технических систем [см.: 2; 6]. Возникает вопрос, какова природа гипотетического блока управления в системе на рис. 1? Это является предметом дальнейших исследований, и здесь возможны варианты – либо это специальная киберфизическая структура, как это имеет место быть в автоматических системах [см.: 2; 6], либо это проявление жизни и высокоразвитой цивилизации.

 

Заключение

Эволюция астрофизических систем и галактик хранит много тайн, одна из которых заключается в том, что эволюция галактик во многом определяется наличием жизни во Вселенной.

 

На протяжении сотен лет люди пытались познакомиться с инопланетянами, но наши космические послания остаются безответными. Многие ученые – математик Карл Гаусс, астрономы Карл Саган, Френк Дрейк и другие – пытались решить эту проблему, были затрачены большие средства, но результата нет. Почему?

 

Может быть, потому, что господствующая физикалистская картина мира несовершенна, о чем свидетельствуют многие доклады на XXIX Генеральной ассамблее Международного астрономического союза (IAU XXIX GA). Действительно, астрофизики открыли темную материю и темную энергию, которые составляют 95% массы и энергии Вселенной, а наши представления о мире построены из наблюдений лишь 5% массы и энергии Вселенной. Существует мнение, что темная материя и темная энергия являются косвенным доказательством существования жизни во Вселенной [см.: 3; 6; 8; 9]. В начале ХХ века В. И. Вернадский провозгласил концепцию ноосферы, в соответствии с которой деятельность человека сравнивается с геологической деятельностью. В наше время необходимо говорить о ноосфере в масштабах Вселенной, где высокоразвитые цивилизации [см.: 3] имеют возможность влиять на астрофизические структуры, о чем свидетельствует наличие адаптационного максимума в их жизненном цикле. Это с одной стороны.

 

С другой стороны, появился компьютер, в котором существуют различные непересекающиеся виртуальные миры, что очевидно для каждого, владеющего компьютером. Напрашивается аналогия: может быть, наш мир – это модель внутри мирового суперкомпьютера, где существует много различных миров и каждый из них снабжен мощной системой безопасности от проникновения посторонних [см.: 4; 6; 7]. Если проводить исследования в этом направлении, то нужно изучить структуру этого мирового суперкомпьютера, методы его программирования и защиты, и вот тогда, может быть, удастся преодолеть защиту мирового суперкомпьютера и установить связь с инопланетными цивилизациями.

 

Список литературы

1. Sparke L. S., Gallager J. S. Galaxies in the Universe: An Introduction. – Cambridge: CambridgeUniversity Press, 2007. – 442 p.

2. Игнатьев М. Б. Голономные автоматические системы. – М–Л.: АН СССР, 1963. – 204 с.

3. Kardashev N. S. Transmission of Information by Extraterrestrial Civilization // Soviet Astronomy. – Vol. 8. – № 2. – 1964.

4. Игнатьев М. Б. Философские вопросы компьютеризации и моделирования // XXVII съезд КПСС и актуальные задачи совершенствования работы философских (методологических) семинаров. – Л.: АН СССР, 1987. – 115 с.

5. Ignatyev M. B. Linguo-Combinatorial Simulation in Modern Physics // American Journal of Modern Physics. – 2012. – Vol. 1. – № 1. – pp. 7–11. DOI: 10.11648/j.ajmp.20120101.12.

6. Игнатьев М. Б. Кибернетическая картина мира. Сложные киберфизические системы. – СПб.: ГУАП, 2014. – 472 с.

7. Papakonstantinou Y. Created Computer Universe // Communication of ACM. – 2015. – Vol. 58. – № 6. – pp. 36–38. DOI: 10.1145/2667217.

8. Ignatyev M., Parfinenko L. Galactic Evolution Simulation on Basement of the Linguo-Combinatorial Approach // Proceedings of the International Astronomical Union XXIX General Assembly. – Symposium 317. – 2015.

9. Ignatyev M., Parfinenk L. Star Clasters Evolution Simulation on Basement of the Linguo-Combinatorial Approach. // Proceedings of the International Astronomical Union XXIX General Assembly. – Symposium 316. – 2015.

 

References

1. Sparke L. S., Gallager J. S. Galaxies in the Universe: An Introduction. Cambridge, CambridgeUniversity Press, 2007, 442 p.

2. Ignatyev M. B. Holonomical Automatic Systems. Moscow–Leningrad, Akademiya nauk SSSR,1963, 204 p.

3. Kardashev N. S. Transmission of Information by Extraterrestrial Civilization. Soviet Astronomy, Vol. 8, № 2, 1964.

4. Ignatyev M. B. Philosophical Problems of Computerization and the Simulation. XXVII Congress of CPSU and Challenges of Improving the Work of Philosophical (Methodological) Seminars, Leningrad, Akademiya nauk SSSR, 1987, 115 p.

5. Ignatyev M. B. Linguo-Combinatorial Simulation in Modern Physics. American Journal of Modern Physics, 2012, Vol. 1, № 1, pp. 7–11. DOI: 10.11648/j.ajmp.20120101.12.

6. Ignatyev M. B. Cybernetic Picture of the World. Complex Cyber-Physical Systems. Saint Petersburg, GUAP, 2014, 472 p.

7. Papakonstantinou Y. Created Computed Universe. Communication of ACM, 2015, Vol. 58, № 6, pp. 36–38. DOI: 10.1145/2667217.

8. Ignatyev M., Parfinenko L. Galaxy Evolution Simulation on Basement of the Linguo-Combinatorial Approach. Proceedings of the International Astronomical Union XXIX General Assembly, Symposium 317, 2015.

9. Ignatyev M., Parfinenko L. Star Clasters Evolution Simulation on Basement of the Linguo-Combinatorial Approach. Proceedings of the International Astronomical Union XXIX General Assembly, Symposium 316, 2015.

 
Ссылка на статью:
Игнатьев М. Б. Системный анализ астрофизических структур // Философия и гуманитарные науки в информационном обществе. – 2015. – № 3. – С. 76–84. URL: http://fikio.ru/?p=1784.

 
© М. Б. Игнатьев, 2015