ÕÈÌÈ×ÅÑÊÈÉ
ÄÈÇÀÉÍ
(ОТДЕЛЬНЫЙ ОТТИСК)
МЕТАХИМИЯ
ДИЗАЙНА
РЕФЛЕКСИИ
ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ
И ЭВОЛЮЦИИ БИОСФЕРЫ
Chem.Lab.NCD
Новосибирск 2010
МАТЕРИАЛЫ
МЕЖДУНАРОДНОЙ АКАДЕМИИ
ЦЕНТРА НООСФЕРНОЙ ЗАЩИТЫ
И ежегодники "Химический Дизайн"
(1998-2010гг) смотри на сайтах:
http
://sgups.boom.ru/
http://kutol.narod.ru/webd.htm
http://kristall.lan.krasu.ru/Science/journals.html
О простых числовых соотношениях Фибоначчи между C/H2
O и O2
/O3
в химизме биосферы.
С.А.Кутолин,
профессор, доктор химических наук,
академик МАН ЦНЗ и РАТ.
Новосибирск, Россия
РЕФЕРАТ: Впервые обнаружено, что важнейшие биохимические показатели в эволюции Земли - соотношения между содержанием:C/H2
O; O2
/O3
можно представить простыми (с точностью 2¸3% отн.) целыми числами из ряда Фибоначчи, что позволяет указать на промежуточные стадии биохимизма эволюции Земли и при том так, что отношение между каждым последующим и предыдущим числом Фибоначчи есть "золотое сечение".
Введение
Несмотря на многочисленные попытки построения моделей происхождения и химической эволюции Земли, которые строятся с самых разных точек зрения и посылок химического, физического и, конечно, геохимического толка, "многоликость" проблемы в науке остается весьма притягательной[1]
. Общеиз-вестна одна из первых теорий происхождения жизни на Земле, предложенная ак. Опариным в 1924г. и явившая собой пример вульгарно - материалистического подхода к этой сложной проблеме, которая в настоящее время носит биохимическое толкование с привлечением генной теории. В ходе рассмотрения указанной проблемы было бы неразумно отказываться от геохимических представлений о распространенности элементов в различных средах, к которым обычно, с точки зрения геохимии, относятся космос, атмосфера Солнца, хондриты и земная кора. Производимые здесь расчеты выражаются обычно в Si=106
. Естественным в рамках метода аналогии при поисках причин развития биосферы на Земле служит установление на определенном этапе химической эволюции соотношений между между углеродсодержащей компонентой (С) и водой (Н2
О): С/Н2
О; и возникающим по тем или иным причинам (геологический, фотосинтетический) химизм.., определяющий соотношение между килородом(О2
) и озоном (О3
): О2
/О3
, т.е. таких механизмов, которые лежат в фундаменте происхождения, сохранения, а может быть, и развития биосферы в планетном явлении Земли.
Опыт эвристического моделирования
Путеводной звездой в этом направлении может служить пример Периодического закона Д.И.Менделеева, поскольку по своей природе "периодичность" есть "круговращение". На протяжении ряда лет и в разное время в публикациях о том, что электронное строение и свойства соединений, и их композиций могут служить предметом компьютерного моделирования[2]
, как и решение задач о распространенности элементов, например, в литосфере Земли[3]
писалось неоднократно и даже вошло в учебные курсы "Концепции современного естествознания"[4]
. Эвристическая доминанта сути дела сводилась к тому, что распространенность элемента "С" есть функция некоторой величины "С0
", представляющую собой ни что иное как распространенность элемента водорода во Вселенной. Это величина расчетная, а не умозрительная и равна: С0
=1.891× 109
× f-1
, где f имеет смысл величины числа степеней свободы, колеблющихся осцилляторов, составляющих атом элемента. По крайней мере, оказалось ясным, что эта величина колеблется в пределах показателя степени q=2¸4 для Z элемен-тов вплоть до свинца(Pb), т.е. того самого элемента, в который, в конечном счете, превращается весь радиоактивный ряд элементов периодической таблицы.Более того, эта величина существенно не влияет на количественное содержание элемента по крайней мере до элемента свинца включительно. Таким образом, содержание элемента в литосфере есть предэкспонента C0
на экспоненту только лишь энтропии элемента в стандартных условиях (э.е.) с учетом газовой постоянной R! Тем самым окончательная формула имеет вид;
где Z - порядковый номер элемента.
Полученная эвристическим путем формула вполне удовлетворительно предска-зывает содержание элемента, а сами расчеты, подкрепленные статистическими выкладками, достаточно убедительно свидетельствуют о приемлемости полученного закона, давая возможность судить о сопоставимости геохимических расчетов с предлагаемой физической моделью понимания "круговращения" - периодичности элементов, в основе которых лежит содержание протоматерии - водорода с концентрацией С0
=1.891× 109
.
Табл.1 Результаты расчета распространенности элементов в литосфере (К) по закону(1) и данным литературы (Si=106
).*)
Z
|
Эле-мент
|
К
Лит.
|
Расчет
(1)
|
q
|
S298
0
э.е.
|
6
|
C
|
1.35.
107
|
2.5.
107
|
2
|
1.372
|
11
|
Na
|
6.32.
104
|
2.4.
104
|
2
|
12.24
|
12
|
Mg
|
1.03.
106
|
2.1.105
|
2
|
7.81
|
13
|
Al
|
8.5.
104
|
2.4.
104
|
3
|
6.77
|
14
|
Si
|
1.
106
|
0.8.
106
|
2
|
4.78
|
15
|
P
|
1.3.
104
|
3.2.
103
|
3
|
9.82
|
16
|
S
|
5.1.
105
|
1.3.
105
|
2
|
7.70
|
19
|
K
|
3.2.
103
|
1.6.
103
|
2
|
15.34
|
20
|
Ca
|
7.4.
104
|
2.5.
104
|
2
|
9.97
|
22
|
Ti
|
2.3.
103
|
3.7.
103
|
3
|
7.32
|
24
|
Cr
|
1.2.
104
|
7.0.
103
|
3
|
5.63
|
49
|
In
|
0.22
|
0.22
|
4
|
13.82
|
50
|
Sn
|
4.22
|
23
|
3
|
12.32
|
51
|
Sb
|
0.38
|
0.83
|
4
|
10.92
|
56
|
Ba
|
4.7
|
5.12
|
3
|
14.5
|
66
|
Dy
|
0.36
|
0.52
|
3
|
17.90
|
82
|
Pb
|
2.90
|
0.97
|
3
|
15.49
|
*)Расхождение между законом(1)и распространенностью элементов в литосфере Земли (К) носит случайный характер,так как отклонение критерия Бернштейна от 1 равно 0.500. Закон распределения - геометрический, а его параметры: среднее=3.000; дисперсия =8.222; асимметрия =1.479; эксцесс =2.297. Вероятность ошибочного отклонения гипотезы о выбранном законе распределения =0.462. Тип кривой распределения Пирсона соответствует кривой с положительной скошенностью и острой вершиной. Коэффициент корреляции для такой эвристической модели(1) весьма высок и составляет более 0.85 (85%).
Эвристический аспект химизма биосферы
Полагая, что эвристический аспект химизма биосферы обязательно включает в себя некоторые критические соотношения, которые непременно должны существовать для возникновения биосферы, т.е. такие соотношения, которые определяются и возможностью появления кислорода на планете Земля в результате геохимических процессов, в которых по какой - то причине образуется кислород в системе С/Н2
О, возможно приводящей к образованию на планете сине - зеленых водорослей, продуцирующих дополнительное содержание кислорода безусловно путем фотосинтеза, но, главное, - это сохранение кислорода в атмосфере Земли как планеты путем экранирования биосферы от губительного действия жесткого ультрафиолетового излучения созданием озонового щита. А последнее может быть достигнуто путем возникновения устойчивого соотношения между содержанием кислорода и озона на планете Земля, т.е. некоторой величины О2
/О3
, для которой возникновение озоновых "дыр" естественно, но не губительно в определенных соотношениях содержания кислорода - озона. Как следует из приведенной таблицы расчетов содержания элементов расчет соотношений величин С/Н2
О и О2
/О3
не представляет трудностей, поскольку в таких расчетах примет участие только отношение экспонент
с величинами S0
298
/R , а сами величины энтропий для С, Н2
О, О2
,О3
известны из литературы и равны соответственно( э.е.): 3R; 16,75; 49; 57,08. Следует сделать несколько замечаний относительно углерода и его энтропии в системе С/Н2
О. Чтобы оговорить величину энтропии этого "углерода" Земли, нужно иметь ввиду, что эта совокупность простых элементов, для которых, как известна, что молярная теплоёмкость по закону Дюлонга - Пти есть величина равная 3R, а потому "производство" кислорода в системе С/Н2
О есть результат катализа "углерод содержащей матрицы", в которой вполне возможно существование как простых элементов как железо, кобальт, никель, так и их нитридов, и карбидов таким путем, что суммарная их энтропия по величине на единицу элемента не превышает 3R энтропийных единиц (э.е.). Тогда имеем для системы С/Н2
О:
Получаемое постоянное число, эвристический смысл которого пока не ясен, является столь же постоянным числом и в системе О2
/О3
:
Сами по себе эти числа говорят о том, что производитель кислорода в системе "углерод содержащая матрица" - жидкая вода и соотношение кислорода, озона в биосфере Земли являются не просто постоянными, но отличаются от простых постоянных чисел в ряду чисел Фибоначчи u10
=55 и u13
=233 всего на 2¸ 3 % отн. ошибки.(Табл.2)
Табл.2.Числа Фибоначчи ui
от i=1¸14
i
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
13
|
14
|
ui
|
1
|
1
|
2
|
3
|
5
|
8
|
13
|
21
|
34
|
55
|
89
|
144
|
233
|
377
|
Отношение каждого последующего к предыдущему из ряда чисел Фибоначчи есть , как известно, "золотое сечение"! Поэтому полученные в соотношениях С/Н2
О и О2
/О3
можно заменить простыми целыми числами ряда Фибоначчи, u10
=55 и u13
=233 в пределах рассматриваемой ошибки. Но между числами u10
=55, u13
=233 есть место ещё двум числам этого ряда: u11,
u12
, разумное объяснение которым в рамках рассматриваемой модели биосферы Земли может быть представлено аналогично тому, как в периодическом законе Д.И.Менделеев предсказывал свойства экагаллия, но следующим образом: u11
есть
Таким образом, простое число Фибоначчи u11
=89 оказывается в модели биосферы ни чем иным как полуразницей между процессами продуцирования кислорода и его соотношением с озоном в биосфере планеты Земля:
u11
=89» (С/Н2
О - О2
/О3
)/2.
Но поскольку каждый член ряда Фибоначчи есть сумма предыдущего и последующего члена, т.е. u12
= u10
+ u11
= 55+ 89 =144 есть простое число Фибоначчи, то биохимический путь этого явления описывается так:
u12
= О2
/О3
+(С/Н2
О - О2
/О3
)/2=1/2[ (О2
/О3
) + (С/Н2
О)]=144
И по существу u12
=144 описывает путь биохимического накопления кислорода на планете Земля и его экранирования слоем озона, во - первых, а во - вторых предельные соотношения между кислородом и озоном в этих геохимических процессах. Справедливости ради следует отметить, что ещё академик В.И.Вернадский в 1934г. писал о возможности "существования простых числовых соотношений, нам ещё неизвестных, между количеством свободного кислорода нашей планеты и массой углей в ней существующих "(цит.[1], с.164).
[1]
.Войткевич Г.В. Происхождение и химическая эволюция Земли.М.:Наука,1983.
[2]
.Кутолин С.А.,Котюков В.И.,Писиченко Г.М.Кибернетические модели в материаловедении. Новосибирск:Chem.Lab.NCD,1996.
[3]
.Кутолин С.А..Физико-химическая механика зернистой среды в материаловедении, технике, науке.Вестник СГУПС,1999.вып1.
[4]
.Академик Кутолин С.А. Курс лекций: "Концепции современного естествознания". Новосибирск: МАН ЦНЗ,2009.12-е исправ. и перераб. издание.
|