Дифференциация и самоорганизация первичного космического барионного вещества

«Non sunt entia multiplicanda praeter necessitatem»

(«Не нужно множить сущности без необходимости»)

William of Occam, 1285–1349

Уильям Оккам
Вселенная имеет сложную, до конца не изученную, морфологическую ячеисто-сетчатую структуру. В трехмерном пространстве Вселенной обнаружена четкая периодичность распределения сверхскоплений различных типов галактик. Галактики, в свою очередь, состоят из космических объектов следующего уровня: звезды Главной последовательности, сверхгиганты, ядра планет и туманностей, красных гигантов, белых, черных, красных карликов, нейтронных звезд, черных дыр и т.д.

Солнце, звезда третьего поколения, желтый карлик, относится к типу G2V, и, как и все звезды Главной последовательности вырабатывает энергию путем термоядерного синтеза гелия из водорода. Вокруг Солнца вращаются космические объекты следующего подуровня – планеты, карликовые планеты, планетоподобные образования, астероиды, метеориты и т.д. и т.п.: Меркурий, Венера, Земля (Луна), Марс (Фобос, Демос), Церера, Юпитер (Внутренние спутники, Галилеевы спутники, Группа Гамалии, Группа Ананке, Группа Карме, Группа Пасифе – всего 63 спутника), Сатурн (имеет 62 спутника с подтвержденной орбитой – 53 имеют названия, самый большой из них Титан), Уран (имеет 27 спутников, из них пять самых крупных: Миранда, Ариэль, Умбриэль, Титания, Оберон). Нептун (имеет 13 спутников, из них самый крупный – Тритон), Эридна (Дисномия), Плутон (Харон, Гидра, Никта), Макемаке, Хаумеа (Намака, Хииака), Седна, Орк, 2007OR₁₀, Квавар и т.п. и т.д. К малым планетам относят космические объекты, расположенные за Нептуном. Их называют транснептуновыми объектами (пояс Койпера). Первый объект пояса Койпера открыт ~ 30 лет назад. Сейчас этих объектов несколько сот, но их количество оценивается астрономами в десятки и сотни тысяч (Пояс Койпера: немного статистики http://nature.web.ru/db/msg.html?mid=1164059).

Цель работы – выявить общие закономерности, лежащие в основе физической и физико-химической дифференциации первичного космического вещества – первичной смеси изотопов химических элементов системы их образования с позиции периодического закона, основных положений квантовой механики.… Исходили из представления, что самоорганизация материи происходит только с помощью «слепых» сил физики. Не существует ничего сверхъестественного, никакой «жизненной силы», конкурирующей с фундаментальными физическими силами. Природа в самоорганизации живого «использует законы физики и ничего кроме законов физики» … «единственный «часовщик» в природе – слепые силы физики, хотя и очень специфически работающие здесь» (Dawkins, R., 1986; http://lib.rus.ec/b/153786/read#t1).

В 1920-25 годах была создана теория ионизации атомов (Саха, М.) и применена к истолкованию звездных спектров и изучению атмосфер звезд – Г.Н. Рессел, А. Милн, С. Пейн-Гапошкина и другие (http://slovari.yandex.ru/~книги/Астрономы/Саха%20Мегнад ). По С. Пейн в звездных атмосферах с температурой 5000-25000˚C наблюдаются ионы и сильно ионизированные атомы, по Г.Н. Ресселу в низких звездных температурах 1800-4000˚C наблюдаются атомы, слабо ионизированные молекулы, по И. Ноддак в земной коре до глубины 20 км при температурах 0-1800˚C наблюдаются соединения ионов или атомов – молекулы (в том числе смотри выше, таблица 3.2.1, Ферсман, А.Е., 1955, Т. III. С. 381; Тяпкин, А.А., http://bourabai.kz/tyapkin/noddack.htm).

Согласно существующим теориям, планеты Солнечной системы появились из газопылевого диска, оставшегося после формирования Солнца. Первыми образовались газовые гиганты, а каменные планеты, то есть Марс, Земля, Венера, Меркурий появились позже. Формирование последних проходило в несколько этапов: сначала появилось большое количество протопланет, которые начали объединяться. Протопланеты и первичный нелетучий материал Солнечной системы находится в Главном поясе астероидов между Марсом и Юпитером. Согласно одной из теорий, Главный пояс астероидов содержит материал, оставшийся после формирования Солнечной системы (http://physics03.narod.ru/Interes/Newsp/142nsp.htm; Снытников, В.Н., 2006). Протопланеты и пояс астероидов могут нести большое количество информации о ранних стадиях формирования планет Марс, Земля, Венера и Меркурий. В связи с этим были проведены сравнительные исследования между космической распространенностью и химическим элементарным составом метеоритов-хондритов, между химическим элементарным составом метеоритов-хондритов и Земным шаром, земной корой, океанической водой, живым веществом… (Соков, Л.А., 2008).

Изучались и анализировались соотношения химического элементарного состава различных космических объектов и корреляционные связи между 20 космохимическими, геохимическими, биогеохимическими объектами, живым веществом, «стандартным» человеком, системами, органами, тканями, белками плазмы крови, процессами поступления химических элементов в организм, выведения из организма (Т_б) и физико-химическими свойствами. При корреляционном анализе учитывалась принадлежность химических элементов к s-, p-, d-, f-семействам.

За модель исследования взята Солнечная система (схема 4.1), которая состоит из плазмы, нелетучего и летучего вещества. Агрегатное и фазовое состояние вещества Солнечной системы определяется процессами фракционирования, которые касаются и атомного и изотопного состава (Виноградов, А.П., БСЭ; http://dic.academic.ru). Исследование провели с учетом космической распространенности химических элементов в космическом пространстве, метеоритах-хондритах, Земном шаре, геосферах планеты, живом веществе, человеке, системах, органах, тканях.

Схема 4.1 Солнечная система (видоизмененная схема, http://www.science.yoread.ru/news.php?readmore=447 )
Плотность плазмы на поверхности Солнца: 2,07 · 10^-7 г/см³ = 0,00016 плотности воздуха. Химический состав на поверхности: 70 % водорода (H), 28 % гелия (He), 2 % остальных элементов (C, N, O, ...) по массе (http://www.tesis.lebedev.ru/sun_vocabulary.html?topic=8&news_id=920). Масса Солнца равна 99,87 % всей массы Солнечной системы …. (Виноградов, А.П., БСЭ; http://dic.academic.ru).

Нелетучее вещество Солнечной системы – это 4 планеты земной группы (Меркурий, Венера, Земля и Марс), их спутники, Главный пояс астероидов, протопланеты (Цецера, Веста, Паллада…), метеориты, каменные, железные… (Снытников, В.Н., 2006; http://physics03.narod.ru/Interes/Newsp/142nsp.htm).

Летучее вещество Солнечной системы – Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, (Плутон), кометы, кентавры и транснептуновые объекты: пояс Койпера – общее число объектов в котором оценивается в десятки и сотни тысяч (http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/26/EightTNOs_ru.pnghttp://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/astronomiya/SOLNECHNAYA_SISTEMA.htmlhttp://kosmos19.narod.ru/;http://ru.wikipedia.org/wiki/Солнечная_система).

К летучему веществу Э.М. Галимов относит соединения углерода, азота, серы, воду, которые легко испаряются при прогреве до температуры 100-200^○C. При температурах 300-500^○C, в условиях низких давлений и космического вакуума летучесть свойственна элементам, входящим в состав твердых веществ (Галимов, Э.М., 2005; http://ziv.telescopes.ru/rubric/astronomy/index.html?pub=9 Текстовая копия http://hghltd.yandex.net/yandbtm?qtree=9pTRwtpWXFsVl%2B%2BKihbVkECdOuix7gcDfyC0bdZfPa9mfoJa2fFx).

4.1 Главная последовательность дифференциации первичного космического вещества
Изучение законов происхождения живого является одной из важнейших проблем современного естествознания, не потерявших актуальности и в начале XXI века.

Происхождением жизни в Российской Федерации в течение последних 10 лет интенсивно занимается более 50 академических учреждений РАН (шесть из девяти ее отделений) и многих других организаций. Например: Программа № 18 (бывшая 25) Подпрограмма I «Происхождение и эволюция биосферы» (Координаторы программы акад. Виноградов, В.М., акад. Галимов, Э.М.) и Программа № 25 Подпрограмма II (Координаторы – акад. Добрецов, Н.Л., акад. Заварзин, Г.А., Заместитель координаторов – чл.-корр. Розанов, А.Ю.) сейчас «Происхождение жизни и эволюция гео-биологических систем». Координатор Программы акад. Г.А. Заварзин, Заместители Координатора акад. Н.А. Колчанов, акад. А.Ю. Розанов. Ключевое место в этих Программах занимает проблема происхождения жизни. Есть сайт ИЦиГ СО РАН, посвященный Подпрограмме II, в нем есть литература и статьи, несколько сот источников с кратким резюме (http://evol.paleo.ru/index ; http://www.bionet.nsc.ru/live/live.php?r..).

По этим Подпрограммам выпущены сотни статей и несколько монографий. Например: Галимов, Э.М. Феномен жизни: Между равновесием и нелинейностью. Происхождение и принципы эволюции. Изд. 3, стереот. 2009. 256 с. (http://www.urss.ru/cgi-bin/db.pl?lang=Ru&blang=ru&page=Book&id=77382). Проблемы зарождения и эволюции биосферы : сборник / Рос. акад. наук, Совет Подпрограммы 1 Программы № 18 Президиума РАН «Проблемы зарождения и эволюции биосферы» ; под ред. Э.М. Галимова. – М. : URSS, 2008. – 552 с. (http://www.urss.ru/cgi-bin/db.pl?lang=Ru&blang=ru&page=Book&id=85506). Известно около 4000 работ и десятки монографий, посвященных проблеме происхождения жизни (Костецкий, Э.Я., 2005; http://evol.paleo.ru/index)»).

По своим планам, целям и задачам NASA Request For Information (RFI): Scientific Connections between NASA’s Earth Science Division and Astrobiology Program «The Past, Present, and Future of Life on Earth» от 30.07.2010, практически не отличается от исследований, проводимых в России в течение последних 10 лет.

При изучении проблемы происхождения живого, несомненно, большое значение имеет знание законов формирования объектов Солнечной системы или любой другой звездной системы, сходной по ряду параметров с Солнечной системой. При оценке условий, обеспечивающих возникновение жизни на Земле или какого-нибудь космического объекта, сходного с нашей планетой, должны рассматриваться так же такие факторы, как наличие воды, соотношение солей, температуры, так как процессы в организме любой сложности протекают в водной среде, в которой растворены различные ионы (Наточин, Ю.В., 1982; 1984).

Самоорганизация материи (и происхождение живого) может быть рассмотрена с разных сторон, в том числе и с позиции формирования химического элементарного состава объектов космо-, гео-, биосферы, живого вещества и человека. С этой целью получена схема дифференциации первичного космического вещества.

Для получения схемы использованы следующие литературные и справочные данные по кларкам биологических, биогеохимических, геохимических и космохимических объектов:

1. Космическая распространенность химических элементов по А. Камерону, атом на 10^б атомов Si (Соботович, Э.В., 1974);

2. Средний элементарный состав метеоритов-хондритов по С.В. Козловской, Б.Ю. Левину, атом на 10^б атомов Si и в вес % (Ферсман, А. Е., 1952-1960);

3. Элементарный состав земной коры, данные А.П. Виноградова с дополнени­ем данных по К.Г. Ведеполю, вес % (Вернадский, В.И., 1967; Щербина, В.В., 1972);

4.Элементарный состав океанической воды по Э.Д. Гольдбергу, сверенный с данными Свердрука, А.П. Виноградова, вес % (Щербина, В.В., 1972);

5. Элементарный состав живого вещества, вес % (Виноградов, А.П., 1932;1933);

6. Элементарный состав «стандартного» человека (Радиационная защита…, 1961; Человек. … 1977).

Ниже представлена схема дифференциации первичного космического вещества – от первичной космической распространенности хи­мических элементов до химического элементарного состава живого вещества и человека.

Химический элементарный состав Земного шара рассчитывался по Чемберлену и Салюсбери (Гаврусевич, Б.А., 1968; Тейлер, Р.Дж., 1975). Для достижения поставленной цели и решения ряда задач проведен парный корреляционно-регрессионный анализ между кларками ряда космических объектов (1-6) (Алгоритмы…,1966).

Сопоставляемые объекты выражали в натуральных числах (тип сопоставления 1или 4), десятичных логарифмах (2 или 5) и натуральных логарифмах (3 или 6). Сопоставлялся химический элемен­тарный состав объектов, в состав которых входили все элементы периодической системы (s-, р-, d-, f-блоков, коэффициенты корреляции r_1, r₂, r₃) или только металлы (химические элементы s-, d-, f-блоков, коэффициенты корреляции r_4, r₅, r₆). В результате анализа учитывались и получены: число сопоставляемых парных единиц – n, критерий Стьюдента – t, коэффициент корреляции выборочной совокупности – r (в зависимости от типа сопоставления r₁, r_2, r_3,…, r₆). Для каждого типа сопоставления найдены: средняя ошибка коэффициента корреляции – σ_r, вариансное отношение – F, преобразованный коэффициент корреляции – z, коэффициенты уравнений регрессии – a₀ и a₁ или A и a₁ и уравнения регрессии Y = a₀ + a₁·x или Y = A·x^a1, где x – соответствующий кларк исследуемого объекта, средняя ошибка коэффициента a₁ – σ_a1, нормированное отклонение для a₁ – t_a1, вероятность коэффициента a₁ – p_a1. Обнаруженные корреляционные связи записаны уравнениями регрессии.

Следует отметить, выборочная совокупность химических элементов исследуемых объектов составляет от ~ 40 до 80 % от генеральной совокупности.

Уровень значимости представленных на схеме 4.1.1 сопоставлений р ≤ 0,001, если не указано при коэффициенте корреляции. Сопоставление химического эле­ментарного состава Космоса (по космической распространенности химических элементов) с химическим элементарным составом метеоритов-хондритов (эле­ментарный состав Земного шара – на схеме 4.1.1 нелетучее космическое вещество) показывает, что эти два объекта очень сходны между собой. Коэффициент корреляции при линей­ном сопоставлении численных значений этих объектов в натуральных чис­лах r₁ = 0,88, при числе сопоставляемых пар n = 76, преобразованный коэффици­ент корреляции (z) равен 2,76, вариансное отношение (F) равно 247, среднее квадратичное отклонение коэффициента корреляции σ_г = 0,03, нормированное отклонение t_r = 32,8, а уровень значимости найденной корреляционной связи р_г ≤ 0,001.

Космическую распространенность (кр) химических элементов, выраженную в количестве атомов на 10⁶ атомов кремния, можно воспроизвести по линейному уравнению:

(4.1) Yкр = 1,1∙10⁵ + 6,3∙М,

где М – содержание того или иного химического элемента в метеоритах-хондритах, выраженное в количестве атомов на 10⁶ атомов кремния, средняя ошибка коэффициента a₁ уравнения Y = a₀+а₁·х равна 0,4, нормированное откло­нение ta₁ = 15,7, достоверность коэффициента а₁ – q ≥ 0,999.

Абсолютные количества химических элементов в объектах космоса, живом веществе, «стандартном» человеке в значительной степени предопределены ядерно-физическими процессами, идущими в местах их образования (абсолютные величины /содержание/ химических элементов в системах образования, объектах Солнечной системы c Z = 1-94, находятся в пределах от ~ 1 до 10^-15 вес %, в живом веществе, «стандартном» человеке от ~ 1 до 10^-11 вес %).

Все представленные на схеме 4.1.1 объекты достоверно и в определенной последовательности связаны между собой. Элементарный состав Земного шара (на схеме 4.1.1 – нелетучее космическое вещество) связан с элементарным составом живого вещества и человека. Коэффициенты корреляции между элементарным составом нелетучего космического вещества и живым веществом равны r₁ = 0,67, n₁ = 36; r₃ = 0,64, n₃ = 36; r₅ = 0,71, n₅ = 21; r₆ = 0,71, n₆ = 21, а между элементарным составом нелетучего космического вещества и «стандартного» человека равны r₁ = 0,66, n₁ = 36; r₃ = 0,64, n₃ = 36; r₅ = 0,71, n₅ = 21; r₆ = 0,71, n₆ = 21. Во всех случаях p ≤ 0,001. Химический элементарный состав океанической воды тесно связан как с химическим элементарным составом Земного шара (r₁ = 0,71, n₁ = 63; r₂ = 0,62, n₂ = 63; r₅ = 0,69, n₅ = 41; r₆ = 0,68, n₆ = 41, при p во всех случаях ≤ 0,001), так и с химическим элементарным составом земной коры (r₁ = 0,82, n₁ = 69; r₂ = 0,46, n₂ = 69; r₃ = 0,55, n₅ = 41; r₆ = 0,70, n₆ = 43, при p во всех случаях ≤ 0,001).

То есть, скорее всего, происхождение живого связано с нелетучей фракцией вещества Солнечной системы: с планетой Земля, ее спутником Луной, возможно, с планетами Земной группы (Меркурий, Венера, Марс), погибшим Фаэтоном или объектами и остатками объектов сходными по химическому элементарному составу с этими планетами (метеоритами…) (Kvenvolden, A., Lawless, J.G., 1971; Libby, W.F., 1971; Sagan, C., 1994; Резанов, И.А., 2001; Cooper, G., et all, 2001; Юшкин, Н.П., 2002).

С учетом максимальной величины и степени значимости коэффициентов корреляции, изучаемые объекты можно представить в виде следующей «генетической» последовательности: космическая распространенность хими­ческих элементов (которая в той или иной степени характеризует элементарный состав системы их образования) → метеориты-хондриты – Земной шар → земная кора – океаническая вода → живое вещество (домены: эукариоты, бактерии, археи…) – человек.

Найденные коэффициенты корреляции между элементарным составом океанической воды и элементарным составом живого вещества приближаются к единице, а это почти «функциональные» связи.

На схеме 4.1.1 представлена Главная последовательность дифференциации пер­вичного Космического вещества. Главная – так как в результате именно такого типа дифференциации первичного Космического вещества и в такой последовательности образуются живое вещество, человек. Исходный материал, согласно Главной последовательности дифференциации первичного Космического вещества на состав­ляющие объекты, процессы и связанные с ними явления, один и тот же (Ферсман, А.Е., 1952-1960; Гаврусевич, Б.А., 1968; Щербина, В.В., 1972; Бронштейн, В.А., 1974; Соботович, Э.В., 1974; Тейлер, Р.Дж., 1975; Шкловский, И.С., 1975; Ярошевский, А.А., 1993; 1997).

Главная последовательность может быть реализована (по «стреле времени») с той или иной долей вероятности (в том числе по принципу Эффекта бабочки – Э. Лоренца), на представленных «площадках» (схема 4.1.1): Земной шар → земная кора → океаническая вода… → человек → а кто и что дальше?, по типу «ветвей» бифуркаций. «Площадки» – «перекрестки» связаны между собой многочисленными «каналами», «руслами», которые определяются аттракторами, действующими с той или иной долей вероятности, в тот или иной отрезок времени каскадного процесса самоорганизации, запущенного ~ 14·10⁹ лет назад.


Схема 4.1.1 Главная последовательность дифференциации первичного космического вещества. Схема генетических связей.
На схеме представлена лишь одна (из бесконечного множества) «результативная» ветвь каскада бифуркаций, произошедших и, вероятно, происходящих во Вселенной.

А.И. Опарин, Дж. Холдейн, Дж. Бернал, S.L. Miller, Н. Пири, М. Руттен, Л. Орджел, М. Эйген, Ф. Дайсон, Ю.А. Злобин и другие обнаружили существенные доказательства происхождения жизни естественным путем (Опарин, А.И., 1924, 1938, 1952; Miller, S.L., 1953, 1959, 1965; Руттен, М., 1973; Ленинджер, А., 1974, 1976; Злобин, Ю.А., 2001, и т.д.). А.И. Опарин по вопросу о возникновении жизни на Земле впервые выступил в 1922 году на заседании Российского ботанического общества. Затем опубликовал свою книгу «Происхождение жизни» в 1924 году. Согласно А.И. Опарину, возникновение жизни на Земле – результат эволюции углеродистых соединений. К настоящему времени предложены десятки, сотни идей, гипотез, теорий происхождения, самоорганизации живого.

Живое вещество в схеме дифференциации первичного космического вещества жестко связано своим происхождением с химическим элементар­ным составом океанической воды. «Выход» живого вещества из воды на сушу способствовал накоплению в них М-металлов (с валентными s-, d-, f-электронами) и, очевидно, формированию новых металлоферментных систем, появлению новых белков, увеличению белкового разнообразия, то есть резко ускорил и расширил возможности эволюционного процесса.

Генетический код живого планеты Земля приспособлен к функционированию и самовоспроизводству только при определенном наборе и количественном соотношении изотопов химических элементов. В условиях геохимических аномалий и биогеохимических провинций возрастает вероятность мутаций. Мутации могут происходить на различных уровнях организации наследственных структур: генном, хромосомном, геномном (Ковальский, В.В., 1974; Соков, Л.А., 2006, с. 76-77). В элементарных единицах живого вещества, длительно занимающих определенную ступеньку, нишу в эволюционном пространстве биосферы, воспроизводящих себя в течение большого числа поколений, в совокупностях особей одного вида, способных реагировать на изменения среды перестройкой своего генома, в популяциях увеличивается количество организмов с врожденной патологией. Изменяется генотип и фенотип биологического объекта. Появляются новые виды и подвиды живого, вымирают старые. Меняется генофонд планеты.

Независимо от космологических пристрастий в той или иной степени объясняющих происхождение химических элементов, первичное космическое вещество параллельно и последовательно дифференцируется по цепочкам с той или иной долей вероятности: межгалактическое вещество, галактики, звезды, планеты.…

Живое вещество формируется закономерным образом, проходя ряд стадий.

1 стадия хи­мической эволюции:

а) реализация свойств Z = 6 начинается уже в космических лучах, газопылевых скоплениях в виде простейших соединений углерода;

б) в некоторых протопланетных образованиях, ко­гда, вероятно, и появляются белковоподобные образования, а может быть и белки;

в) на поверхностях планет (их спутников и т.п.), в гидросферах, где появляются первые белково-матричные системы.

2 стадия – стадия биологической эволюции.

При образовании изотопов химических элементов действуют физические процессы (Большой взрыв, взрывы сверхновых звезд, ядерные процессы в ударных волнах и т.п., Устинова, Г.К., 2002), в самоорганизации космических объектов участвуют физические и физико-химические процессы (линейные динамические, нелинейные термодинамические процессы).

Если образование химических элементов во Вселенной определяется одними и теми же законами, то набор химических элементов с учетом заряда ядра атома от 1 до или более 100, а также их количественные соотношения должны быть одинаковыми. И, как свидетельствуют наблюдения, максимальный разброс в количественной рас­пространенности химических элементов в различных космических объектах не пре­вышает 2 раз (Тейлер, Р.Дж., 1975). А так как образующиеся химические элементы распределены в системах образования без учета своих физико-химических свойств и поэтому обладают колоссальной потенциальной энергией, которая по мере физико-химической дифференциации первичной системы, взаимодействия элемент-элемент переходит в кинетическую энергию, то последующая дифференциация первичного космического вещества является обязательной.

Учитывая результаты в виде Главной последовательности дифференциации первичного космического вещества (схема 4.1.1) и следующие факты:

1. 
   единство законов Космоса;
   
2. 
   колоссальные запасы потенциальной энергии;
   
3. 
   одинаковый или сходный набор химических эле­ментов в различных объектах космоса;
   
4. 
   одни и те же или сходные количественные соотношения химических элементов;
   
5. 
   наличие различных физических, физико-химических свойств химических элементов;
   
6. 
   неизбежность последующей физической и физико-химической дифференциации первичного космического вещества – можно сделать заключение: дифференциация первичного наблюдаемого космического вещества во Вселенной должна проходить через одни и те же этапы.
   

• каждая единицы материи (калибровочные бозоны, лептоны, кварки, адроны, барионы… или их комбинации в виде изотопов химических элементов и различные сочетания изотопов химических элементов…, полей) обладает информацией, по которой ее можно определить и выделить из других единиц материи;

• каждая информационная единица материи обладает способностями к взаимодействию с другими информационными единицами и системами информационных единиц;

• каждая информационная единица, взаимодействуя с другой информационной единицей (единицами) материи, получает новую информативную значимость (уровень, структурированность, пространственную структуру – конфигурацию, конформацию, хиральность), отличную от родительских информационных единиц материи;

• любая информационная единица материи или комбинации информационных единиц материи обладает индивидуальными информационными характеристиками, способностями, памятью, программой;

• любая информационная единица материи обладает определенной мерой (уровнем) энергии;

• различные комбинации информационных единиц материи обладают способностью перемещать и локализовывать источник энергии внутри того или иного материального информационно-энергетического объекта или системы объектов;

• информационные единицы материи или системы информационных единиц материи, в том числе и барионная форма живого вещества (человек – Цивилизация), обладают способностью целенаправленно познавать окружающий мир (материю) и преобразовывать его.

Материя преобразовывается материей. Материя агрессивно активна.

На схеме 4.1.1 представлен переход первичного комического барионного вещества из хаоса, в упорядоченные структуры – структуры порядка: геосферы планеты, живое вещество, человека.

По результатам корреляционного анализа (схема 4.1.1), материя (изотопы химических элементов…) обладает информационными свойствами и способна к самоорганизации, самопрограммированию, самоанализу, самопознанию, самопреобразованию и преобразованию окружающей среды (в том числе и Космоса – Вселенной в целом). Антропный принцип Вселенной реализуется с помощью информационных свойств материи. Информационные системы – барионные цивилизации на различных космических объектах и системах космических объектов, являются обязательными в схеме дифференциации первичного космического вещества (Соков, Л.А., 2000; 2001; 2006; 2008). Вполне вероятно схема 4.1.1 происхождения и эволюции живого в виде Главной последовательности может быть периодически реализована (и реализуется) на одной из планет Земной группы в зависимости от места нахождения Солнечной системы, схема 4.1, на траектории в нашей Галактике.

Структурные компоненты и свойства процесса самоорганизации изотопов химических элементов обеспечиваются: гомеостазом, обратной связью, информацией. Свойства структуры – вместе с физическими параметрами вещества (агрегатное и фазовое состояние, энергия), химическим составом и феноменом структурной памяти, являются результатом процесса самоорганизации. Эти свойства обеспечивают как изменчивость, способность к эволюционному развитию, так и динамическую устойчивость, стационарность, функциональность любых систем, в том числе жизнеспособность, жизнестойкость живых систем…

С возникновением теории вероятностей и методов математической статистики, с развитием теплофизики и открытием второго закона термодинамики (Никола Садди Карно, Бенуа Поль Клапейрон, Уильям Томсон), введением понятия энтропии (Рудольф Юлиус Эмануэль Клаузис), и, наконец, с установлением связи через энтропию между статистической физикой и термодинамикой (Л. Больцман), радикальным образом изменились взгляды на фундаментальные позиции естествознания (Бочкарева, Т.С., 2007, с. 172-173).

Вторая физическая парадигма, пришедшая на смену первой ньютоновской, возникнув в теплофизике, в настоящее время охватывает всю физикохимию, химию, биологию, социологию.… И если исходить из новой эволюционной физической парадигмы, второго начала термодинамики – в природе, в самоорганизации живого, действуют стохастические законы (Пригожин, И., Стенгерс, И., 2008).

А с формированием, следующей, третьей физической парадигмы, квантово-полевой картинны мира (Бочкарева, Т.С., 2007, с. 186) можно утверждать, что живое вещество – это квантово-волновая иерархическая структура, в которой все изотопы химических элементов не просто «закономерно охвачены живой материей», а жизненно необходимы для существования живого вещества, животных организмов на планете.

В самоорганизации, последующей эволюции и жизнедеятельности живого вещества, животных организмов принимает участие весь «ансамбль» изотопов химических элементов, электромагнитные, гравитационные, сильные и слабые взаимодействия, в том числе корпускулярные потоки и поля планеты, планет Солнечной системы, Солнца, галактики, Вселенной.

Причем эволюция живого сопряженно связана с эволюцией изотопного состава химических элементов, полей, объектов Солнечной системы…. И если вдруг «вымирает» какой-либо изотоп того или иного химического элемента, изменяется изотопный состав планеты Земля, ее геосфер, живого вещества, животных организмов. Физическая, а в настоящее время и антропогенная эволюция смеси ядер изотопов химических элементов на планете является одним из решающих факторов эволюции живого. Какую роль в процессах взаимодействия и самоорганизации барионной материи играет темная материя и темная энергия – неизвестно. Пока.

4.2 Самоорганизация нелетучего барионного вещества Солнечной системы

Поэтому естественна такая позиция: дифференциация вещества про­исходит как в пределах галактик, Вселенной, так и в пределах отдельных звездных систем и их образований, в нашем случае в пределах Солнечной системы.

пространства в Солнечную систему

Все поле рисунка 4.2.1 раз­делено прямыми линиями, ограничивающими периоды периодической системы. При тщательном рассмотрении полученной кривой, нельзя не отме­тить следующие три особенности:

а) для большинства элементов со­держание их в метеоритах меньше, чем в Галактике, от оси орди­нат, от цифры 100, параллельно оси абсцисс проведена прямая линия;

б) в общем, содержание элементов в метеоритах, по сравнению с их космической распространенностью, с увеличением атомного номера увеличивается;

в) на кривой отчетливо видны пики максимумов и минимумов, имеющие периодический характер, связанный с периодическим характером застройки электронных орбит.

Из семейства s-элементов, щелочные элементы более подвижны, чем щелочноземельные. Элемен­ты IIА подгруппы в пространстве нашей Галактики содержатся меньших количествах, чем IA. Это справедливо для химических элементов 3, 4, 5 периодов – натрий > магний, калий > кальций, рубидий > стронций. Соотношение пар элементов, принадлежащих ко 2 и 6 периодам обратное – литий < бериллий, цезий < барий. Вероятно, эти соотноше­ния связаны не с миграцией элементов, а с физико-химическими особенностями этих пар химических элементов и ядерно-физическими процессами, имеющими место как в Галактике в целом, так и в пределах Солнечной системы.

В поведении p-элементов исключений нет. Так во втором пе­риоде пик максимума приходятся на бор, причем в данном случае пик максимума у р-элементов замаскирован s-элементом бериллием. В третьем периоде пик максимума приходится на алюминий, в четвертом – на мышьяк, в пятом – на олово, то есть пик максимума имеет тенденцию к сдвигу вправо. Следует вспомнить, что свой­ства р-элементов изменяются по диагонали, атомный номер 5-85 – это граница между металлами и металлоидами. После пика максимума, следует понижение содержания p-элементов в метеоритах, затем следует повторный подъем. На рисунке 4.2.1 поведение р-элементов подчеркнуто стрелками.

Поведение элементов d-семейства также закономерно. На рисунке 4.2.1 для d-элементов арабскими цифрами отмечены два максимума 1 и 2. Первый максимум приходится на элементы IVБ подгруппы – титан, цирконий, гафний, в шестом периоде к гафнию присоединяются тантал и вольфрам, содержание последнего в метеоритах особенно увеличено. После пика максимума идет минимум на элементах VБ – ванадий, ниобий – для четвертого и пятого периодов и VIIБ – рений – шестой период, то есть и в d-элементах также имеется сдвиг пиков максимумов и минимумов по диагонали слева направо. Следующий, 2, пик максимума приходится не на одну группу элементов, а на несколько, в четвер­том периоде это хром, марганец, железо, кобальт, никель; в пятом – это молибден, рутений, родий, палладий, серебро; в шестом – осмий, иридий, платина и золото, то есть второй пик максимума приходится на элементы от VI-VII до VIII-IБ подгрупп элементов. С увеличением номера периода второй пик максимума у d-элементов также имеет тенденцию к сдвигу вправо.

И, наконец, поведение элементов f-семейства – с увеличением атомного номера переход элементов f-семейства из Галактики в Солнечную систему, в общем увеличивается. Следует отметить, что пики максимумов и минимумов, а также тенденция к увеличению и уменьшению, выделялись лишь в том случае, если разница в содержании отдельных или групп элементов превышает рядом стоящие в среднем в десять и более раз (рисунок 4.2.1).

Что такое космическая распростра­ненность элементов, что она отражает? По Б.А. Гаврусевич (1968) космическая распространенность элементов – это распространенность элементов в пределах нашей Галактики. По Э.В. Соботович (1974) – это распространенность элементов только в пределах системы звезды Солнце. Тогда кларки метеоритов, что они отражают? Содержание элементов в планетах Меркурий-Марс или средний элементарный состав Солнечной системы (Соботович, Э.В., 1974, с. 161). Полученная периодическая кривая может также характеризовать сумму процессов, сил, с помощью которых происходило выделение пла­неты Земля из Солнечной системы. Так или иначе, кларки метеори­тов, в процентах от космической распространенности элементов, в графическом изображении дают периодическую кривую, периодичность которой связана с периодической застройкой электронных орбит химических элементов. Следует здесь жe отметить, что как кларки метеоритов, так и космическая распространенность элементов, то и другое от­дельно, в графическом изображении имеют пики максимумов и минимумов, связанные не с электронным строением, а со свойствами ядер. Маловероятно, что полученная периодическая закономерность, изображенная на рисунке 4.2.1, носит случайный характер.

Итак, химические элементы космического пространства можно условно разделить на нелетучее вещество и летучее вещество. Образование нелетучего космического вещества Солнечной системы происходит с помощью единых физических и физико-химических механизмов. В схеме дивергенции (и диссипации) материи химический элементарный состав Земного шара и земной коры, тесно связан с космической распространенностью химических элементов (Соков, Л.А., 2006; 2008).

«Известно, что Луна в первые 400-600 млн. лет своей истории подвергались бомбардировке крупными телами. Очевидно, и Земля претерпела жесткую метеоритную обработку. Неясно, какого состава были эти тела. Но вряд ли они существенно отличались от состава тех метеоритов, которые нам известны сегодня. Ведь большинство метеоритов имеет возраст, сопоставимый с возрастом Земли, т.е. 4,56 млрд. лет. Среди метеоритов известны так называемые углистые хондриты» (Галимов, Э.М., 2009, с. 106). Следует только надеяться, что интенсивное поступление вещества углистых хондритов на Луну и планету Земля во время и после их образования, не изменило, существенным образом, их химический элементарный состав.

Если исходить из общепринятого представления: все космические объекты и планеты земной группы являются продуктами нелетучей фазы протозвездной – протопланетной стадии формирования Солнечной системы. Этот процесс был «запущен» 4,56 млрд. лет назад. Формирование земной коры и лунной коры прошло фазу дегазации и космической бомбардировки роем тел, полученных в результате взрыва (гравитационного коллапса) протозвезды-кокона (Снытников, В.Н., 2006). Сопоставив химический элементарный состав лунных пород и вещества земной коры с химическим элементарным составом метеоритов-хондритов, можно получить характеристику основных физических и физико-химических процессов, ответственных за формирование этих объектов. На рисунках 4.2.2 и 4.2.3 представлены результаты такого анализа.


Рисунок 4.2.2 Содержание химических элементов в земной коре, % от содержания в Земном шаре
На рисунке 4.2.2 представлено содержание элемен­тов в земной коре в % от их содержания в Земном шаре. На оси абсцисс – атомный номер, на оси ординат – % содержания в Земной шаре. Все поле рисунка разбито вертикальными линиями на периоды соответственно периодам периодической системы. Элементы d- и f-семейств заключены в геометрические фигуры. Как видно поведение элементов s-семейства для первых трех пе­риодов, имеется в виду 2-4 периоды, закономерно. Из Земного ша­ра в земную кору щелочные металлы перемещаются в больших количествах, чем щелочноземельные: литий > бериллий; натрий > маг­ний; калий > кальций. Соотношение пар рубидий – стронций и це­зий – барий обратное.

Однако едва ли щелочноземельные элементы стронций и барий перемещаются из Земного шара в земную кору с помощью каких-то других механизмов, отличных от механизмов, перемещавших элементы – бериллий, магний, кальций. Скорей всего эти обратные отношения – содержание щелочного элемента к содер­жанию щелочноземельного, связаны с ядерно-физическими процесса­ми, приведшими к уменьшению содержанию рубидия и цезия в земной коре на счет радиоактивного распада и преобразования их в соответственно (добавочные) стронций и барий. То есть увеличение стронция и бария в земной коре произошло не только за счет увеличенного их перехода из земного шара, они перемещались также в таких же или аналогичных пропорциях как литий / бериллий, натрий / магний, калий / кальций, но и за счет распада радиоактивных рубидия и цезия.

Известно, что в геохронологии используется отношение рубидий / стронций, по величине этого отношения судят о времени различного рода геологиче­ских процессов. И в настоящем случае по соотношению рубидий / стронций и цезий / барий можно определить время образования, а значит и механизм образования земной коры.

Поведение элементов р-семейства также закономерно связа­но с их электронным строением. Соотношения в величинах процент­ного перехода элементов р-семейства из Земного шара в земную кору второго и третьего периодов аналогичны: 2-й период – бор > углерод < азот > кислород < фтор; 3-период, элементы тех же групп – алюминий > кремний < фосфор > сера < хлор. Пики максимумов у элементов р-семейства второго и третьего перио­дов периодической системы приходятся на элементы III, V, VIIА под­групп, то есть на нечетные подгруппы. Элементы р-семейства 4-6 периодов перемещаются из Земного шара в земную кору сходно, как и элементы 2-3 периодов, иди точнее аналогично:

4-й период – галлий > германий ≥ мышьяк > селен < бром;

5-й период – индий > олово < сурьма > теллур < вод;

6-й период – таллий ≤ свинец ≥ висмут….

Как видно в данном случае имеется два исключения – это в четвертом периоде мышьяка меньше переходит, чем германия. С чем это связано? Или с неточными данными по мышьяку или также с уве­личением германия за счет радиоактивного распада каких-то элемен­тов или же распадом части уже имевшегося в земной коре мышьяка. Ну а относительное большее количество свинца по сравнению с вис­мутом и таллием связано с увеличением содержания уже имевшегося свинца за счет распада урана. Как отмечалось выше (2.1), природный свинец состоит из четырех изотопов с массовыми числами 204, 206, 207, 208. Вероятно, что первый из этих изотопов является α-излучателем с исключительно большим периодом полураспада (1,7·10¹⁷ лет). В радиоактивных рудах три других изотопа радиогенного происхождения являются конечными продуктами распада трех естественных радиоактивных семейств: ²³⁸U → ²⁰⁶Pb, ²³⁵U → ²⁰⁷Pb, ²³²Th → ²⁰⁸Pb (Кондрашов, А., 2002, с. 77). Если данные по висмуту правильны, то свинца в земной коре по отношению к Земному шару в целом, в начале процесса формирования планеты, в гранитах, должно содержаться не 3,73 %, а менее 2,7.10^-2 %, то есть меньше раз в сто.

Переход элементов d-семейства 4-6 периодов в земную кору из Земного шара происходит с помощью качественно однородных про­цессов. Обращает на себя минимум, провал, на элементах VIII под­группы – железо-кобальт-никель – 4-й период, рутений-родий – 5-й период и осмий-иридий-платина – 6-й период. И, наконец, элемен­ты f-семейства, переход их из Земного шара в земную кору так же закономерно определяется как порядковым номером, последовательностью застройки электронных орбит, так и физико-химическими свойствами – содержание элементов f-семейства в земной коре, % от Земного шара, уменьшается закономерно с увеличением порядкового номера более чем на порядок. Так или иначе, отдель­ные «исключения» на кривой объясняются добавочным «поступлением» тех или иных элементов, за счет ядерно-физических про­цессов, то есть радиоактивного распада ряда материнских элемен­тов. То есть первоначально в момент образования или иначе графическое изображение химического элементарного состава земной коры, % от Земного шара (4.2.2), отражает сумму процессов, которые продолжаются и поныне, и является интегрирующей как механических, так и физико-химических, ядерно-физических сил.

Обращает на себя внимание строгая периодичность кривой, периодичность – связанная периодической застройкой электронных орбит химических элементов. Этот график (4.2.2) не случаен и является неоспоримым доказательством того, что тела Солнечной системы от Меркурия до Марса включительно имеют химический элементарный состав аналогичный химическому элементарному составу метеоритов. Следует напомнить, средний состав Земного шара рас­считывался по среднему составу метеоритов.

Если же допустить, что земная кора не является продуктом Земного шара, но то, что земная кора генетически связана с элементарным составом метеоритов – это бесспорно, на это указывает периодический характер кривой (рисунок 4.2.2), то метеориты являются специфическими телами, а ведь их генезис до сих пор оспаривается, причем оспарива­ется даже их принадлежность к Солнечной системе, а образование земной коры – наслоение метеоритов, что невероятно, и противоре­чит нашим современным знаниям об образовании тел Солнечной системы. Отсюда:

во-первых – элементарный состав планет Меркурий, Венера, Земля, Марс аналогичен элементарному составу метеоритов;

во-вторых – земная кора – в основном продукт дифференциации Земного шара;

в-третьих – в образовании земной коры принимали участие силы фи­зико-химического, химического и в меньшей степени механического порядка: периодический характер кри­вой (рисунок 4.2.2) связан с периодическим характером застройки электронных орбит.

Для этого использовали данные химического элементарного состава лунной коры – содержание химических элементов в образцах реголита, доставленных «Луной-16» (морской реголит) и метеоритах-хондритах (10^-4 %). Содержание химических элементов в образцах реголита – это данные А.П. Виноградова, а также Д.К. Лаула, Д.В. Моргана, П.А. Хелмке, Д. Жерома и других (в образцах минералов, доставленных экспедициями серии «Апполон» 11, 12, 14, 15, 16, 17), в метеоритах – по подсчету Г.П. Вдовыкина (Вдовыкин, Г.П., 1975).

Кроме того, в работе использовали, данные по химическому элементарному составу земной коры, данные А.П. Виноградова, с дополнением данных по К.Г. Ведеполю (Вернадский, В.И., 1967; Щербина, В.В., 1972) и данные по среднему химическому элементарному составу метеоритов-хондритов по С.В. Козловской, Б.Ю. Левину, вес % (Ферсман, А. Е., 1952-1960).

Эти два «пакета» экспериментальных и аналитических данных, не связанны между собой и получены в разное время, разными группами ученых.

На рисунке 4.2.3 по оси ординат lg % содержания химических элементов в лунной коре (в образцах реголита) от содержания их в метеоритах – хондритах. После оси ординат отмечено – поля, элементарные частицы. Объекты Солнечной системы находятся во «взвешенном» состоянии в пространстве темной энергии, темной материи, гравитационном и электромагнитном полях, потоках космических ядер и элементарных частиц.… По оси абсцисс – число протонов в ядрах атомов, Z (порядковое число, число Мозли). Информационное поле рисунка 4.2.3, как и 4.2.2 разделено вертикальными линиями, соответственно главному квантовому числу n (периодам периодической системы). Заключены в прямоугольные фигуры d-, f-блоки химических элементов согласно орбитальному квантовому числу l. На рисунке 4.2.3 положение Na, Mg, K, Fe представлено как вероятное, на основании данных по земной коре и метеоритам.

Лунная кора – понятие находится в стадии формирования. Во всех случаях, лунная кора дает картину ранней эволюции планет земного типа (Мартынова, Г.И., 1978). Реголит, доставленный «Луной-16», по сравнению с метеоритами значительно обогащен Sr, Y, Zr, Ba, Sc, Nb, Mo, Cd, редкоземельными химическими элементами, Hf, Ta, W, Th, U, то есть в основном тугоплавкими химическими элементами, и обеднен легколетучими химическими элементами – Cl, Cu, Zn, Ge, As, Se, Te, I, Cs, Bi и типично метеоритными химическими элементами – Co, Ni, Re, Os, Ir, Pt, Au. Очевидно, первоначальная конденсация лунного вещества и его дифференциация происходила в высокотемпературных условиях (Вдовыкин, Г.П., 1975).

На рисунках 4.2.2 и 4.2.3 можно найти существенные закономерные различия только по щелочным и щелочноземельным химическим элементам (IА и IIА подгрупп периодической системы), вероятно связанные с энергетическими процессами, сопровождавшими формирование этих объектов. Отношение этих групп химических элементов для реголитов равно: 2, 4, 5, 6-й периоды IАIIА, 5, 6-й периоды IА

Температура плавления и кипения щелочных химических элементов (в градусах Цельсия равна соответственно: Li 186, 1336; Na 97, 880; K 62,3, 760; Rb 38,5, 700; Cs 28,4, 690) значительно ниже, чем щелочноземельных (в градусах Цельсия равна соответственно: Be 1284, 2970; Mg 651, 1107; Ca 842, 1240; Sr 800, 1150; Ba 850, 1140) (Гайсинский, М., Адлов, Ж., 1968). Температура плавления и кипения химических элементов имеет периодический характер (смотри рисунок 2.2.6) и определяется периодическим характером формирования электронных орбит химических элементов. Очевидно, разница в температурах плавления и кипения летучего и нелетучего вещества сыграла существенную роль в формировании показателей химического элементарного состава лунной и земной коры.

Поведение химических элементов d-блока 4, 5, 6-го периодов носит однотипный характер. Содержание химических элементов d-блока в лунной и земной коре уменьшается от представителей химических элементов IIIБ подгруппы к представителям VII-VIIIБ подгрупп, а затем увеличиваются к представителям I-IIБ подгрупп. Содержание химических элементов f-блока в лунной и земной коре закономерно уменьшается от Z-58 к Z-71. За исключением данных по европию для лунного грунта (рисунок 4.2.3).

В остальном это фрактальные (квантово-волновые), качественно однородные четко периодические графики, характер которых можно объяснить однотипными (сходными) физическими, физико-химическими процессами и реакциями, ответственными за формирование их химического элементарного состава, за исключением, вероятно, условий их протекания – температурного режима. Периодический характер выявленных и представленных закономерностей на рисунках 4.2.2, 4.2.3 связан с закономерностями застройки электронных орбит химических элементов в периодической системе.