ИНФОРМАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ЖИВЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ

ИНФОРМАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ЖИВЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ

Дмитриев Валерий Филиппович

д-р техн. наук, гл. науч. сотр., АО «НПО «СПЛАВ» имени Ганичева,

РФ, г. Тула

INFORMATIONAL PROPERTIES OF LIVING MICROORGANISMS

Valery Dmitriev

Doctor of Technical Sciences, Chief Researcher, JSC "NPO "SPLAV" named after Ganichev,

Russia, Tula

АННОТАЦИЯ

Живая клетка представляет собой «Пустоту» (первоначальное состояние материи) - микровселенную с гравитационным радиусом порядка 10^-5м, в которой находится квантовая информация. Масса и энергия в клетке представлена в виде квантовой информации. Квантовая информация в живой клетке перерабатывает поступающие в живую клетки молекулы в необходимы для живой клетке молекулы, а остатки посредством квантовой телепортации выбрасываются. Это является аналогичным преобразованию материи, падающей на «черную дыру», в космическое излучение. Математическим описанием превращения молекул питания в необходимые клетке молекулы, являются функторы[3].

ABSTRACT

А living cell is a "Void" (initial state of matter) - a microuniverse with a gravitational radius of about 10^-5 m, in which quantum information is located.

Mass and energy in a cell is represented as quantum information. Quantum information in a living cell converts the molecules entering the living cell into the molecules that are necessary for the living cell, and the remnants are thrown out by means of quantum teleportation. This is analogous to the transformation of matter falling into a black hole into cosmic radiation. Functors are a mathematical description of the transformation of food molecules into molecules necessary for the cell [3].

Ключевые слова: элементарные частицы; энтропия; квантовая информация; ядро атома; орбитали электронов; система; волновая функция; соотношение Котельникова, Универсум, запутанность, «черные дыры». «тварные энергии», примордиальная материя.

Keywords: elementary particles; entropy; quantum information; the nucleus of an atom; electron orbitals; system; wave function; Kotelnikov relation, Universe, entanglement, "black holes". "created energies", primordial matter.

К микроорганизмам относятся бактерии (простейшие растения) и эукариоты, археи (простейшие животные) (Рис.1).

Изучение микроорганизмов необходимо для защиты населения Земли от инфекций (например, ковид-19)

С развитием физики [1,13,16] развивается и теория живых организмов – биомеханика, биохимия, биофизика. В настоящее время появилось новое научное направление - «квантовая информация», в которой рассматривается физика объектов с позиции информатики.  Таким образом, в физике появились новые объекты: квантовые линии связи, квантовые компьютеры, «черные дыры» [6,16]. Математическое описание в этих объектах имеет отличие от описания классической информации, использующее представления в виде логических функций и операторов либо в виде передаточных функций, преобразований Лапласа[2,7,17]. При описании объектов квантовой информации используются функторы[3]. В физике под функтором, заданном на некотором множестве представлений, понимается соответствие каждому представлению из этого множества определенное представление (вообще говоря, не из этого множества представлений) [3].

В связи с тем, что живая клетка представляет собой массо-энерго-информационный микрообъект [19], необходимо понятия и математическое описание физических микрообъектов [12,13] также применить в биологии.  Это следует из основного положения биологии - каждый живой организм имеет бесконечную сложность(информацию) [4]. Напротив, неживые объекты имеют конечное количество информации [4].

Информационные свойства микрообъектов определяются теоремой Котельникова для всякого информационного канала [9,10], [4,19].

Во многих работах приводится аналогия между живыми организмами и «черными дырами».

Возможна также аналогия между «черными дырами» и живыми организмами.

Исходя из подхода скейлинга [14] на некотором уровне рассмотрения можно использовать для физической теории живой клетки приближенно математические зависимости «черной дыры».

Время в «черной дыре» останавливается, пространство превращается в ноль, поэтому исчезает разница между энергией покоя E и полной энергией E₀. В связи с этим ЭЧ  находятся в когерентном состоянии т. е. в «черных дырах присутствует «Пустота» (первоначальное состояние материи во Вселенной).

Электроны молекул ДНК находятся в когерентном состоянии. Нуклоны молекул ДНК, напротив не когерентны, так как их температура составляет

~100 000 000К [21].  Таким образом, электроны ДНК имеют свойства такие же как ЭЧ в «черных дырах».

Следовательно, энергия и масса электронов при таком рассмотрении существуют только в потенциальном состоянии, как квантовая информация в виде «Пустоты, не имеющей ни пространства ни времени [18]».

.

Рисунок 1. Филогенетическое дерево показывает общее происхождение организмов во всех трех доменах[http://www.ikar.udm.ru/sb/sb51-3.htm]

Для такого состояния может быть определен гравитационный радиус по формуле[16]

,                                                                   (3)

где: c – скорость света в вакууме;

        v – скорость;

       k_g- гравитационная постоянная;

       m_n0 – полная масса n  ЭЧ , находящихся в гравитационной сфере.

Для микрочастиц масса, энергия и информация едины и неразделимы.  И информация неотделима от информоемкости.  То есть информация в микрообъектах обладает новыми свойствами по сравнению со свойствами информации в макрообъектах.

В частности, вследствие этого квантовая информация может переносится только либо квантовой телепортацией, либо физическим переносом.

Так как электроны в молекуле ДНК находятся на орбиталях, определяемых волновыми функциями атомов, составляющих молекулу ДНК, считаем, что электроны находятся в чистом состоянии и для определения их информации [17] можно применять уравнение Шредингера [4,15]. 

Определим информоемкость электронов молекулы ДНК как пропорциональную информоемкости электрона на основной орбитали атома водорода n₂, имея в виду, что атомы водорода в большом количестве присутствуют в живой клетке, и большой вклад в информоемкость всей клетки имеют электроны и которая имеет вид с учетом спина [4]

.                                                                 (3а)

1/α – постоянная электромагнитного взаимодействия.

Подставляя (1), находим

, нит,                                                                               (4)

где m_e – масса электрона.

Величину относительной скорости электрона β находим из соотношения Ридберга.

Для нахождения относительной скорости электрона используем зависимости, приведенные в [11] и получаем формулу для относительной скорости электрона, находящегося на орбитали  n₂  с энергией E_n2  

,                                                                   (5)

где R_d =1,06977581*10⁷ 1/м- постоянная Ридберга, n₂=1.

Находим полную энергию «Пустоты»

                                                                                               (6)

Подставляя найденное значение в уравнение (4), находим информацию «Пустоты».

                                                                          (7)

 При исходных данных:

β=2,594*10^-5 ; n=10⁸  - количество атомов в молекуле ДНК; k_g=6,676*10^-11m³ /(kg*s²) ; m_e=9,1*10^-31kg ; c=3*10⁸ m/s; m_p=1,6724*10^-27 kg; m_p=m_n., n_m=10¹⁴ - количество молекул в клетке, n_e =50  - среднее количество электронов в атомах молекулы ДНК ,

где: m_n, m_p – масса нейтрона, протона, k_g – гравитационная постоянная,

находим полную энергию электрона на основной орбите атома водорода

.

По зависимостям (1) - (6) находим полную массу электронов среднего атома молекулы ДНК

 ,

Гравитационный радиус электронов среднего атома молекулы ДНК,

.                                                                          (8)

Количество информации n_e электронов среднего атома молекулы ДНК

nit                                                                 (9)

Рассчитаем информоемкость когерентных электронов средних 12,4 атомов молекулы ДНК. Считая, что электроны в разных атомах независимыми получаем

J_12,4=61,281нит*12,4=759,884нит.

Расчитаем полную массу электронов 14,4 атомов.

Из зависимости (9) выражаем полную массу

.

Данная масса солержится в «Пустоте» живой клетки в потенциальном виде в виде квантовой информации.

Расчитаем гравитационный радиус когерентных электронов 12,4 атомов  r_n  по формуле (8).

.

Гравитационный радиус когерентных электронов совпадает с размерами клетки, что говорит о возможности принятия предложенной математической модели клетки в виде «черной дыры».

В связи с этим можно привести следующее высказывание киевских ученых «... Живая ткань представляет собой кристаллическое симметричное образование (сверхпроводник), но не молекулярного, а надмолекулярного порядка... Здесь мы имеем дело как бы с упорядоченным беспорядком» [20] – то есть когерентное надмолекулярное образование…»

 Следовательно, атомы в молекуле ДНК живой клетки имеют нулевую температуру, однако реальная информация молекулы ДНК меньше максимальной [21], но больше, чем определенная по формуле (7).

Для живых организмах гравитационный радиус будет суммироваться из гравитационных радиусов живых клеток.

Согласно квантовой космологической концепции по теории декогеренции [18], весь классический мир со всеми объектами и взаимодействиями между ними возник из нелокального источника реальности. Весь классический мир, согласно квантовой теории, не является основой реальности. Совокупная квантовая реальность гораздо богаче и шире: включает в себя как массу, так и энергию, и информацию. Классический мир — это лишь внешнее проявление одной из сторон квантовой реальности (в которой наш мир содержится в потенциальном виде). Квантовая нелокальность [18] вообще не может быть описана классической физикой. Нелокальный квантовый источник реальности — это мир, в котором вообще нет никакой массы и потоков энергии. Это «Пустота», которая, тем не менее, содержит в себе всю полноту классических (тварных - возникающих из информации) энергий и масс в нелокальной суперпозиции (в потенциальном виде). Все тварные энергии (в том числе на тонких уровнях) компенсируют друг друга и в своей совокупности образуют «Всеобъемлющую Пустоту» - Универсум.

Живые клетки происходят из Универсума   и, следовательно, обладают свойствами Универсума.

С момента своего появления живые клетки изменялись соответственно с изменением материи Вселенной. Формы существования организмов в разные моменты времени неизвестны.  Существуют мнения, что были живые звезды, живые планеты, живые океаны (Циолковский)…Тем не менее наиболее принятым в научном сообществе является взгляд, что живые существа развивались.  В настоящее время появился человек, сознание которого – это квантовая информация.

Универсум представляет собой «Пустоту» лишь в том смысле, что этот мир невидим в своей целостности. На уровне Универсума остается только одна возможность — оперировать квантовой информацией, кроме которой там ничего больше и нет. Можно назвать его единым информационным полем, которое содержит в себе информацию о внутренней структуре Универсума, а декогеренция — это проявление этой информации в виде той или иной классической реальности (проекции), которое сопровождается потоками тварных энергий и масс (в том числе на тонких уровнях, где выше мера квантовой запутанности) [18]. Подтверждением нелокальных свойств Универсума является существование «черных дыр», в которых время под действием гравитации больших масс останавливается, а пространство превращается в точку (т. е. в Миниуниверсум). Другим подтверждением нелокальных свойств Универсума является нулевое собственное время и нулевое собственное пространство фотона.

Выводы

Живая клетка представляет собой «Пустоту» (первоначальное состояние материи) - микровселенную с гравитационным радиусом порядка 1,158*10^-5м, в которой находится квантовая информация.

Масса и энергия в клетке представлены в виде квантовой информации.

Квантовая информация в живой клетке перерабатывает поступающие в живую клетки молекулы в необходимы для живой клетке молекулы, а остатки посредством квантовой телепортации выбрасываются. Это является аналогичным преобразованию материи, падающей на «черную дыру», в космическое излучение.

Математическим описанием превращения молекул питания в необходимые клетке молекулы, являются функторы[3].

 Вследствие запутанности живой клетки с молекулами, окружающими живую клетку, наблюдаются в живой клетке органеллы.

Живые клетки и организмы принципиально отличаются от неживых микрочастиц и неживых объектов громадным количеством информации, заключенной в молекулах ДНК на орбиталях электронов.

Так же как живые клетки, живые организмы, состоящие из живых клеток, обладают бесконечной сложностью(информацией). Строение живых организмов определяется физикой квантовой информации. Одновременно по теории скейлинга (масштабов) живые организмы представляют собой «черные дыры» с гравитационным радиусом, совпадающим с размерами живого организма. Питание организма аналогично захвату «черной дырой» окружающей материи, в результате чего организм растет. Отработанные вещества выбрасываются из организма аналогично космическому излучению «черных дыр». Поверхность организма аналогична горизонту «черной дыры».

В связи с бесконечной сложностью (информацией) живых организмов и развитием физики возможно в дальнейшем принятие более сложных математических описаний живого организма.

Можно считать, что все организмы имеют единое происхождение из примордиальной (первоначальной) материи нашей Вселенной, но не из других вселенных.

Список литературы:

1. Dirac P.A.M. Principies of Quantum Mechanics.-Oxford: Atthe Clarende press, 1958. - 434p.
2. Dmitriev V. F. Development of the physics of quantum information.//”Euler and Russian Education, Science and Culture”. - Tula: TSPU named after L. N. Tolstoy. - 2-5. 05. 2007. - Р. - 114-122. [2. Дмитриев В.Ф. Развитие физики квантовой информации // Материалы международной научно-практической конференции «Л. Эйлер и российское образование, наука и культура». - Тула: ТГПУ им. Л.Н. Толстого. - 2-5.05.2007. - С. - 114-122.]
3.  Dmitriev V.F. Development of the mathematical apparatus of physics information// German International Journal of Modern Science . - 2020 . - No2 . - S.10-14.[3.Развитие математического аппарата физики информации.]
4. Dmitriev V.F. Physics of information characteristics of microparticles, used in engineering //German International Journal of Modern Science №12, 2021.- P.74-80.[4. Физика информационных характеристик микрочастиц, используемых в технике.]
5. Einstein A. Zur Elektrodynamik bewegter korper. - Annalen der Physik, 1905. - Bd.17-H.5
6. Feynman K. Quantum mechanikal computer// Found.  Phys., 1986. - #16.-p.307-530.
7.  Shestakov V. I. Some mathematical methods of designing and simplifying two-pole electrical circuits of class A. / Diss... PhD in Physics. - Mat. M.: Research Institute of Physics of Moscow State University, 1938. - Part I. p. 1-34; Part II. p. 1-79//Report at the MSU Academic Council [7.Шестаков В.И. Некоторые математические методы конструирования и упрощения двухполюсных электрических схем класса А./ Дисс... канд. физ.- мат. наук. М.: НИИ физики МГУ, 1938. - Часть I. С. 1-34; Часть II. С. 1–79//Доклад на Ученом совете МГУ.]
8. Heisenberg W. Über den anschaulichen Inhalt der quantentheoretischen Kinematik und Mechanik. — Zeitschrift für Physik. — 1927. — Vol. 43. — P. 172—198. 
9. Kotelnikov V. A. On the throughput capacity of "ether" and wire in telecommunications / / UFN. - Izv. RAS, 2006. - No. 1. - pp. 762-770. [9. Котельников В.А. О пропускной способности "эфира" и проволоки в электросвязи // УФН. – Из-во РАН, 2006. - №1. - С.762 - 770.  ]
10. Kotelnikov V. A. On the throughput of "ether" and wire in telecommunications // Materials for the First All-Union Congress on the reconstruction of communications. - M., 1933. [10. Котельников В.А. О пропускной способности "эфира" и проволоки в электросвязи // Материалы к Первому Всесоюзному Съезду по вопросам реконструкции связи. - М., 1933.]
11. Landau L. D., Lifshits E. M. Quantum mechanics. - M.: Nauka, 1964. – 702p. [11. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Квантовая механика. - М. : Наука, 1964. -702с .]
12. Mityugov A.V. Physical bases of information theory. - M.: Sovetskoe radio, 1976. – 216p.  [12. Митюгов А. В. Физические основы теории информации. - М. : Cоветское радио, 1976. - 216с.]
13. Neumann Johann von: Mathematische Grundlagen der Quantenmechanik  Berlin. Springer. 1932. 238 s.
14. Quantization in Astrophysics, Brownian Motion, and Supersymmetry. Editors: F. Smarandache and V. Christanto. MathTiger, 2007, Chennai, Tamil Nadu, India. ISBN: 819021909X
15. Schrodinger E. // Naturwissenschaften. - 1935. - 23. – 807.
16. Schwarzschild, Karl . "Uber das Gravitationsfeld eines Massenpunktes nach der Einsteinschen Theorie". Sitzungsber. – 1916. - Preuss. Akad. D. Wiss.: 189- 196.
17. Shannon C., A mathematical theory of communikation // Bell System tech. J. - 1948. (27). - №3. - p. 379-423, 1948. (29). - №4. - p. 623-656.
18. Zurek W. H. Decoherence, einselection and the quantum origins of the classical, Rev. Mod. Phys. 75, 715 (2003).
19. Дмитриев В.Ф. Мировая система . – Тула . – Издание ФГУП «ГНПП «СПЛАВ» , 2007 . – 66с /препринт/.
20. Голт В.С., Депенчук. Симметрия и асимметрия на грани перехода от неживого к живому / Философские вопросы современной биологии. - Киев: АН УССР, 1962 . - С. 222-230.
21. Ландау Л.Д., Смородинский Я.А. Лекции по теории атомного ядра. - М.: ГИИТЛ, 1956. -140с.
22. Nikolaev, Y. A. Distant Interactions in Bacteria. Microbiology, 2000; v. 69, n. 5, p. 497-503,
23. Электронный ресурс: http://www.ikar.udm.ru/sb/sb51-3.htm.