17 Лекций по общей и прикладной ценологии
(применительно к электричеству)
Лекция 7. Моделирование Н-распределений простыми числами
и пойнтер-точка R
Существенные отличия рассматриваемых трёх форм Н-распределения от закона Парето–Ципфа не снимает вопроса об общности структуры физико-химических, биологических, технических (технетических), информационных, социальных ценозов. Фундаментальность явления, определяемого отбором – конкурентной борьбой за ресурс (как показал Трубников Б. А.), описывается математической моделью распределения такой, что её можно поставить в ряд (вывести по аналогии) с распределениями Ферми–Дирака и Бозе–Эйнштейна.
Но есть ещё одно фундаментальное свойство, демонстрируемое на видовом (и ранговидовом) Н-распределении. Оно заключается в возможности соотнести понятие вид простому числу, где бы оно ни находилось как сомножитель в факториале натурального числа. Фундаментальность (если встать на точку зрения, восходящую к Пифагору и Платону) заключается в том, что числа правят миром, что Вселенная и сама жизнь устроены так, что есть некоторые идеальные образы, которым соответствуют числа или их комбинации.
Примем, как уже указывалось в предыдущей лекции, в качестве канонического дискретное распределение простых сомножителей в факториале некоторого числа N. Факториал – функция, определённая на множестве целых неотрицательных чисел, значение которой равно произведению натуральных чисел от 1 до натурального числа n, т. е. 1·2·3…·n; обозначается n! (по определению, 0!=1). Факториал равен числу перестановок из n элементов. При больших n приближённое выражение факториала определяется формулой Стирлинга в асимптотике:
n!≈n·nn·e-n, n®∞ . (1)
Простое число – натуральное (целое положительное) число р>1, имеющее только два делителя – 1 и р:
2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29, 31, 41, 43, (2)
Числа, имеющие не менее трёх различных делителей, называются составными.
Элементарная теория чисел утверждает, что всякое натуральное число, отличное от единицы – либо простое, либо, если оно составное, может быть представлено в виде произведения простых чисел. При этом такое представление единственно (с точностью до расположения сомножителей). Запись этого произведения в виде степеней одинаковых простых чисел, а самих простых чисел – в порядке возрастания, даёт каноническое разложение натурального числа
Ni=· mj≥0 (j=0, 1, 2, …, m), (3)
где mj – степень (встречаемость) простого числа (как штуки-особи); q1 – простое число как вид из ряда (2); r – ранг простого числа (его номер по порядку), последний номер – число видов – самих простых чисел в системе S.
Простые числа играют роль очень своеобразных "кирпичиков", из которых строятся все остальные натуральные числа. Евклид в 3 веке до н. э. доказал бесконечность множества простых чисел; Эратосфен – способ их отсеивания из множества натуральных чисел; Эйлер нашёл доказательство бесконечности множества простых чисел. Чебышев вывел неравенство, которому должно удовлетворять количество π(х) простых чисел р≤х:
a<π(х)<b. (4)
Обратимся к задаче определения (в постановке Эйлера) очередного простого числа, большего известного произвольного натурального числа х по известным простым числам, меньшим х. Эйлер ввёл функционал
n(x)≈x/lnx , (5)
где π – функция, равная количеству простых чисел, меньших х.
Свяжем (3), (5) с терминологией видового и ранговидового Н-распределения. Тогда х равен натуральному числу N, а его факториал используется вместо произвольного числа, так как существует ряд предельных теорем, связывающих число N с особями – простыми сомножителями, а само N задаёт все виды – простые числа (показатели mj определяют наибольший общий делитель двух натуральных чисел). Ряд (2) может быть продолжен: 137, 139, 149, 151, …, 509, 521, 623, 541, …, 40001, …, (2756839–1), …. Изучение простых сомножителей в N! осуществлено нами вплоть до 100000!. Для построения шкалы объёмов выборок была использована экспоненциальная форма представления факториала, которую затем дважды логарифмировали:
N!=1010; N1=log(log строятся все остальные натуральные числа. Евклид в 3 веке до н. э. доказал бесконечность множества простых чисел; Эратосфен – способ их отсеивания из множества натуральных чисел; Эйлер нашёл доказательство бесконечности множества простых чисел. Чебышев вывел неравенство, которому должно удовлетворять количество π(х) простых чисел р≤х:
a<π(х)<b. (4)
Обратимся к задаче определения (в постановке Эйлера) очередного простого числа, большего известного произвольного натурального числа х по известным простым числам, меньшим х. Эйлер ввёл функционал
n(x)≈x/lnx , (5)
где π – функция, равная количеству простых чисел, меньших х.
Свяжем (3), (5) с терминологией видового и ранговидового Н-распределения). Тогда х равен натуральному числу N, а его факториал используется вместо произвольного числа, так как существует ряд предельных теорем, связывающих число N с особями – простыми сомножителями, а само N задаёт все виды – простые числа (показатели mj определяют наибольший общий делитель двух натуральных чисел). Ряд (2) может быть продолжен: 137, 139, 149, 151, …, 509, 521, 623, 541, …, 40001, …, (2756839–1), …. Изучение простых сомножителей в N! осуществлено нами вплоть до 100000!. Для построения шкалы объёмов выборок была использована экспоненциальная форма представления факториала, которую затем дважды логарифмировали:
N!=1010; N1=log(logN!), (6)
придя к результатам, качественно не отличающимся от результатов, полученных для 101! или 1021!
Всего было рассмотрено три модели:
1) ранг r=1 присваивается всем простым числам, встретившимся в N! ровно один раз; ранг r=2 – объединению чисел, состоящих из двух сомножителей (4, 6, 9, 10, 14, 15, …); затем r=3 – из трёх (8, 12, 16, 18, 24, … и т. д.);
2) каждому простому числу – ранг по порядку; количество видов приравнивается сумме рангов; количество особей – произведению номера ранга на количество данных простых сомножителей;
3) представленная выражением (3).
Приемлемого физического истолкования для первых двух моделей найти не удалось, поэтому в исследовании, например, количества установленных и ремонтируемых двигателей как основная принята модель (3), в которой m – степень (встречаемость) простого числа, r – ранг простого числа. Например, N20=20 состоит из сомножителей N20=q12q20q31=2·2·5, где вид q1 (двойка) встретился как особь два раза, вид q3 (пятёрка) – один раз (q2 – тройка). В целом (табл. 1) для факториала, например, Ni=1021! двойка (саранчёвый вид) q1=2 встретилась (как особь) m1=1013 раз, тройка – 508 раз (q2=3, m2=508) и т. д. Согласно табл. 2 по одному разу (ноева каста) встретилось 75 простых чисел. Последний номер r=i (для Ni=1021! r=172) определяет число видов в системе S!), (6) придя к результатам, качественно не отличающимся от результатов, полученных для 101! или 1021!
Всего было рассмотрено три модели:
1) ранг r=1 присваивается всем простым числам, встретившимся в N! ровно один раз; ранг r=2 – объединению чисел, состоящих из двух сомножителей (4, 6, 9, 10, 14, 15, …); затем r=3 – из трёх (8, 12, 16, 18, 24, … и т. д.);
2) каждому простому числу – ранг по порядку; количество видов приравнивается сумме рангов; количество особей – произведению номера ранга на количество данных простых сомножителей;
3) представленная выражением (3).
Приемлемого физического истолкования для первых двух моделей найти не удалось, поэтому в исследовании, например, количества установленных и ремонтируемых двигателей как основная принята модель (3), в которой m – степень (встречаемость) простого числа, r – ранг простого числа. Например, N20=20 состоит из сомножителей N20=q12q20q31=2·2·5, где вид q1 (двойка) встретился как особь два раза, вид q3 (пятёрка) – один раз (q2 – тройка). В целом (табл. 1) для факториала, например, Ni=1021! двойка (саранчёвый вид) q1=2 встретилась (как особь) m1=1013 раз, тройка – 508 раз (q2=3, m2=508) и т. д. Согласно табл. 2 по одному разу (ноева каста) встретилось 75 простых чисел. Последний номер r=i (для Ni=1021! r=172) определяет число видов в системе S. Cумма чисел 75+58+42+…+508+1013 (сумма особей всех видов) определяет число особей ценоза (длина текста).
Количество каст К=32 есть число заполненных строчек. Оценка численности первой касты производится с использованием теоремы о простых числах W1=N/2lnN. Остальные значения ряда можно получить аналитически, однако проще и точнее (из-за дискретности величин) получать их прямым счётом. Ранговое представление сомножителей простых чисел как модель ценозов можно применять в абсолютных числах как ряд, аналогичный, например Ni=1023! (отметим всплеск для 1024!, где прибавляются только двойки – их десять), если известно значение S (или U), или как относительную частоту (в табл. 2 и 1 приведены видовое и ранговидовое распределения).
Таблица 1. Ранговидовое Н-распределение Таблица 2. Видовое H –распределение
i |
m |
pi |
i |
m |
pi |
i |
M |
pi |
i |
m |
pi |
|
К |
i |
W(i) |
iW(i) |
|
1 |
1013 |
2 |
44 |
5 |
193 |
87 |
2 |
449 |
130 |
1 |
733 |
1 |
1 |
75 |
75 |
||
2 |
508 |
3 |
45 |
5 |
197 |
88 |
2 |
457 |
131 |
1 |
739 |
2 |
2 |
29 |
58 |
||
3 |
253 |
5 |
46 |
5 |
199 |
89 |
2 |
461 |
132 |
1 |
743 |
3 |
3 |
14 |
42 |
||
4 |
168 |
7 |
47 |
4 |
211 |
90 |
2 |
463 |
133 |
1 |
751 |
4 |
4 |
8 |
32 |
||
5 |
101 |
11 |
48 |
4 |
223 |
91 |
2 |
467 |
134 |
1 |
757 |
5 |
5 |
7 |
35 |
||
6 |
84 |
13 |
49 |
4 |
227 |
92 |
2 |
479 |
135 |
1 |
761 |
6 |
Б |
5 |
30 |
||
7 |
63 |
17 |
50 |
4 |
229 |
93 |
2 |
487 |
136 |
1 |
769 |
7 |
7 |
3 |
21 |
||
8 |
55 |
19 |
51 |
4 |
233 |
94 |
2 |
491 |
137 |
1 |
773 |
8 |
8 |
1 |
8 |
||
9 |
45 |
23 |
52 |
4 |
239 |
95 |
2 |
499 |
138 |
1 |
787 |
9 |
9 |
4 |
36 |
||
10 |
36 |
29 |
53 |
4 |
241 |
96 |
2 |
503 |
139 |
1 |
797 |
10 |
10 |
2 |
20 |
||
11 |
34 |
31 |
54 |
4 |
251 |
97 |
2 |
509 |
140 |
1 |
809 |
11 |
11 |
1 |
11 |
||
12 |
27 |
27 |
55 |
3 |
257 |
98 |
1 |
521 |
141 |
1 |
811 |
12 |
12 |
2 |
24 |
||
13 |
24 |
41 |
56 |
3 |
263 |
99 |
1 |
523 |
142 |
1 |
821 |
13 |
14 |
2 |
28 |
||
14 |
23 |
43 |
57 |
3 |
269 |
100 |
1 |
541 |
143 |
1 |
823 |
14 |
15 |
1 |
15 |
||
15 |
21 |
47 |
58 |
3 |
271 |
101 |
1 |
547 |
144 |
1 |
827 |
15 |
16 |
1 |
16 |
||
16 |
19 |
53 |
59 |
3 |
277 |
102 |
1 |
557 |
145 |
1 |
829 |
16 |
17 |
1 |
17 |
||
17 |
17 |
59 |
60 |
3 |
281 |
103 |
1 |
563 |
146 |
1 |
839 |
17 |
19 |
1 |
19 |
||
18 |
16 |
61 |
61 |
3 |
283 |
104 |
1 |
569 |
147 |
1 |
853 |
18 |
21 |
1 |
21 |
||
19 |
15 |
67 |
62 |
3 |
293 |
105 |
1 |
571 |
148 |
1 |
857 |
19 |
23 |
1 |
23 |
||
20 |
14 |
71 |
63 |
3 |
307 |
106 |
1 |
577 |
149 |
1 |
859 |
20 |
24 |
1 |
24 |
||
21 |
14 |
73 |
64 |
3 |
311 |
107 |
1 |
587 |
150 |
1 |
863 |
21 |
27 |
1 |
27 |
||
22 |
12 |
79 |
65 |
3 |
313 |
108 |
1 |
593 |
151 |
1 |
877 |
22 |
34 |
1 |
34 |
||
23 |
12 |
83 |
66 |
3 |
317 |
109 |
1 |
599 |
152 |
1 |
881 |
23 |
36 |
1 |
36 |
||
24 |
11 |
89 |
67 |
3 |
331 |
110 |
1 |
601 |
153 |
1 |
883 |
24 |
45 |
1 |
45 |
||
25 |
10 |
97 |
68 |
3 |
337 |
111 |
1 |
607 |
154 |
1 |
887 |
25 |
55 |
1 |
55 |
||
26 |
10 |
101 |
69 |
2 |
347 |
112 |
1 |
613 |
155 |
1 |
907 |
26 |
63 |
1 |
63 |
||
27 |
9 |
103 |
70 |
2 |
349 |
113 |
1 |
617 |
156 |
1 |
911 |
27 |
84 |
1 |
84 |
||
28 |
9 |
107 |
71 |
2 |
353 |
114 |
1 |
619 |
157 |
1 |
919 |
28 |
101 |
1 |
101 |
||
29 |
9 |
109 |
72 |
2 |
359 |
115 |
1 |
631 |
158 |
1 |
929 |
29 |
168 |
1 |
168 |
||
30 |
9 |
113 |
73 |
2 |
367 |
116 |
1 |
641 |
159 |
1 |
937 |
30 |
253 |
1 |
253 |
||
31 |
8 |
127 |
74 |
2 |
373 |
117 |
1 |
643 |
160 |
1 |
941 |
31 |
508 |
1 |
508 |
||
32 |
7 |
131 |
75 |
2 |
379 |
118 |
1 |
647 |
161 |
1 |
947 |
32 |
1013 |
1 |
1013 |
||
33 |
7 |
137 |
76 |
2 |
383 |
119 |
1 |
653 |
162 |
1 |
953 |
32 |
2614 |
172 |
2942 |
||
34 |
7 |
139 |
77 |
2 |
389 |
120 |
1 |
659 |
163 |
1 |
967 |
|
В табл. 1: i – ранг вида, начиная с наибольшей популяции; m – числен-ность вида; pi – наимено-вание вида (простого числа). В табл. 2: К – номер касты (группы); i – числен-ность особей каждого из W(i) видов; W(i) – количество видов в касте; iW(i) – число особей в касте.
|
|
|||
35 |
6 |
149 |
78 |
2 |
397 |
121 |
1 |
661 |
164 |
1 |
971 |
|
|
||||
36 |
б |
151 |
79 |
2 |
401 |
122 |
1 |
673 |
165 |
1 |
977 |
|
|||||
37 |
б |
157 |
80 |
2 |
409 |
123 |
1 |
677 |
166 |
1 |
983 |
|
|||||
38 |
6 |
163 |
81 |
2 |
419 |
124 |
1 |
683 |
167 |
1 |
991 |
|
|||||
39 |
б |
167 |
82 |
2 |
421 |
125 |
1 |
691 |
168 |
1 |
997 |
|
|||||
40 |
5 |
173 |
83 |
2 |
431 |
126 |
1 |
701 |
169 |
1 |
1009 |
|
|||||
41 |
5 |
179 |
84 |
2 |
433 |
127 |
1 |
709 |
170 |
1 |
1013 |
|
|||||
42 |
5 |
181 |
85 |
2 |
439 |
128 |
1 |
719 |
171 |
1 |
1019 |
|
|||||
43 |
5 |
191 |
86 |
2 |
443 |
129 |
1 |
727 |
172 |
1 |
1021 |
|
|||||
Нумерация каст в видовом распределении имеет физический смысл: это номера по прядку всех существующих популяций. Ошибки (экспериментальные) для редких видов перемещают вид из касты в соседнюю (также малочисленную), ошибки в определении числа особей для многочисленных видов, как правило, даже не меняют номер касты (при их сплошной нумерации). Это даёт однозначное распределение каст, канонизированное в виде ряда простых чисел, т. е. при заданном S все остальные параметры получаются строго однозначно (например, N0 – число двоек – есть численность саранчёвой касты К=32; при ранговом распределении – численность первого ранга).
Возвратимся к Н-моделированию, в котором видовое распределение представлено в виде
Ω(х)=W0/x1+α, (7)
а ранговидовое как
Λ(r)=B/rβ. (8)
Представим хвост гиперболы (7) от пойнтер-точки R (см. предыдущую лекцию) далее в виде рис. 1. Очевидно модельное представление реально существующего – прямой (физически объяснимой: меньше единицы нет области существования). Объяснение же этого Н-распределением в виде спадающей кривой (уходящей в область, меньшую единицы) – уж слишком грубое приближение. Естественны для модели простых чисел провалы и выбросы. Сравните (табл. 2) отношения W(i) каст 1 и 2, 2 и 3, 4 и 5, всплеск для К=9. Заметьте, что своеобразие отношений каст 28–32 рассчитываемо: троек в N! меньше чем двоек, пятёрок – чем троек и т. д.
Рис. 1. Представление "хвоста гиперболы" применительно
к распределению сомножителей простых чисел (см. табл. 1 и 2)
Поэтому возникает возможность использования точки R, определяемой (когда Ω(х)≡1) для всей области существования х[1, ¥):
Θ(х)= (9)
где ρ определяется из выражения W1/S=ρ/i1+ρ.
Возвратимся ещё раз к рисунку, где пойнтер-точка близка к 33, но фактически отсутствует (см. табл. 2). После R по одному разу встретилось как вид 1013 двоек-особей; тройки как вид – 508 раз; пятёрки – 253; семёрки – 168, далее – простые числа-виды (по табл. 1) 168, 101, 84, 63¸55, 45, 36, 34. Очевидно, что "хвост" можно представить в виде ранговидового распределения: r1=1013; r2=508; r3=253; … и описать его формулой Λ(r)=B/rβ.
В качестве обобщения подхода предложим табл. 3, в которой n – число, факториал которого рассматривается как n=N; S – общее количество простых чисел; W(1) – фактическая, а W0 – теоретическая, по Ципфу, первая точка; виды, встретившиеся ровно один раз (ноева каста); U – количество особей для факториала S!; N(1) – численность наибольшей популяции (саранчёвая каста – количество двоек); k – количество каст; α – характеристический показатель. Полезно заметить, что N(1)≈n, и именно здесь возможны всплески "саранчи" – двоек, троек, пятёрок. Важно, что всплеск не бывает одновременно для нескольких видов.
Модель простых чисел даёт существенное отличие от представлений Хольцмарка, Лотки, Брэдфорда, Виллиса, Фишера, Ципфа, Мандельброта: для заданного количества видов существует единственный ряд, однозначно определяющий гиперболическое Н-распределение и его параметры. Может быть предложена теорема, подобная теореме Вейерштрасса.
Таблица 3. Обобщающие характеристики Н-распределения канонического разложения
Число n |
S |
U |
W(1) |
N(1) |
k |
ρ·10-3 |
α·10-3 |
W0 |
U/S |
101 |
26 |
240 |
11 |
97 |
11 |
793 |
301 |
22 |
9,2 |
401 |
79 |
1086 |
33 |
397 |
21 |
780 |
372 |
40 |
13,7 |
901 |
154 |
2578 |
67 |
896 |
31 |
823 |
422 |
129 |
16,7 |
1601 |
252 |
4728 |
113 |
1597 |
39 |
858 |
457 |
212 |
18,8 |
2501 |
367 |
7551 |
163 |
2495 |
47 |
847 |
466 |
309 |
20,6 |
3601 |
503 |
11054 |
225 |
3596 |
57 |
855 |
481 |
424 |
22,0 |
4901 |
654 |
15247 |
291 |
4895 |
63 |
849 |
487 |
551 |
23,3 |
6401 |
834 |
20127 |
382 |
6397 |
70 |
883 |
506 |
705 |
24,1 |
8101 |
1019 |
25705 |
461 |
8092 |
82 |
868 |
508 |
862 |
25,2 |
10001 |
1229 |
31987 |
560 |
9995 |
87 |
877 |
516 |
1040 |
26,0 |
12101 |
1448 |
38970 |
659 |
12093 |
97 |
875 |
520 |
1226 |
26,9 |
14401 |
1687 |
46666 |
768 |
14396 |
105 |
876 |
542 |
1430 |
27,7 |
16901 |
1949 |
55070 |
862 |
16897 |
113 |
882 |
530 |
1654 |
28,3 |
19601 |
2223 |
64177 |
1015 |
19595 |
121 |
879 |
533 |
1887 |
28,9 |
22501 |
2516 |
74008 |
1157 |
22491 |
128 |
888 |
593 |
2138 |
29,4 |
25601 |
2819 |
84556 |
1293 |
25597 |
140 |
885 |
541 |
2396 |
30,0 |
28901 |
3146 |
95818 |
1451 |
28893 |
144 |
892 |
546 |
2677 |
30,5 |
32401 |
3477 |
107805 |
1594 |
32392 |
154 |
884 |
546 |
2958 |
31,0 |
36101 |
3834 |
120515 |
1765 |
36095 |
160 |
889 |
550 |
3266 |
31,4 |
40001 |
4203 |
133947 |
1941 |
39995 |
167 |
892 |
553 |
3580 |
31,9 |
При разложении каждого числа Ni натурального ряда на простые сомножители существует алгоритм преобразования факториала NS, где S – номер наибольшего простого числа в факториале такой, что начиная с некоторого произвольного числа исключением отдельных видов можно получить ряд, идентичный опытным (экспериментальным) гиперболическим Н-рядам с поправкой, связанной с изменением числа сомножителей, равных их числу между NS-1 и NS+1. Тогда возникает возможность сравнить два экспериментальных (статистических) ряда, полученных в любой из наук не по характеристическому показателю, числу видов и особей, а по каждому наблюдению (восстановление ряда программно). Тем самым как-будто моделируется эволюция: осуществляется отбор уничтожением каких-либо видов.
Это ключевое утверждение проявлется в следующем: 1) видовое Н-распределение является тем объектом познания, который соответствует процессу и результату физики структурирования – каждый элемент (особь как вид) начинает существование с ноевой касты, содержательно отражающей эволюционное новое и фиксирующей отмирание;
2) i=[х] есть не ранг, а величина численности популяции тех видов, каждый из которых представлен одинаковым количеством штук-особей и которые, формально поэтому образуют касты, множество которых объективно образует ценоз;
3) видовое разнообразие ценоза математически до точки R описывается гиперболическим Н-распределением (7) таким, что α>0 существенно неразличимо для i=k, где i=1, 2, 3, …; k=1, 2, 3, …, К, а начиная с некоторого k становится i≠k, где i>k;
4) разность i–k до точки R равна сумме видов после точки на оси х Ω(х)≡1, которая из-за дискретности особей, образуемых из факториала ряда (2), и прерывности гиперболы (7) в общем случае не совпадает с R (может быть не целой), тем самым порождая ошибку; 5) немногочисленные виды после R (5–10 % от общего объёма словаря V; для 1021! по табл. 2 это 6,4 %) суммарным количеством штук-особей составляют основную структурную массу ценоза*, по Шрейдеру это 40–60 % объёма текста, по табл. 2 – 80,3 %.
Обратим внимание ещё на возможность свёртки в ограниченное количество шагов (экспериментальный материал не содержит больше четырёх таких шагов). По существу, видовое распределение есть свёртка ранговидового (см. табл. 1): 75 единиц (от i=98 до i=172) объединено в одну касту (см. табл. 2) и т. д. Можно сделать следующий шаг: свернуть видовое распределение. Но многократная свёртка невозможна.
При рассмотрении общности законов построения ценозов и исследовании разнообразия и соотношения "крупное-мелкое", как правило, нечётко формулируется возможность переноса результатов из одной области знаний в другую. Изучение технических ценозов имеет преимущества в строгости перед биоценозами и в динамике – перед математической лингвистикой (вообще перед областью информационных и социальных исследований): во-первых, относительно устоявшиеся представления о системе показателей и структуре цеха, производства, завода; города, региона, государства; во-вторых, наличие бухгалтерской, в идеале, статистики; в-третьих, возможность отследить эволюцию вида, опускаясь до отдельной особи (большинство технических видов родилось на наших глазах). Типы техноэволюции и биоэволюции – не сопоставимы, но взаимное моделирование многообещающе.
Реальное существование и эволюция ценозов могут быть описаны системой показателей-параметров, которые не обязательно представимы числом. Впрочем, и за числом зачастую видятся качественные отличия, например, объём доменной печи или памяти компьютера.
Говоря о связях между видами (особями) одного ценоза, ещё раз обратим внимание на единичность связи типа "хищник–жертва" Вольтерра. Хотелось бы предложить модель значимых связей отдельных особей всех видов ценозов, основанную на качественной оценке её адекватности. Пусть задан натуральный ряд чисел. Для достаточно большого значения числа, казалось бы, разложение на простые сомножители (виды) должно давать "длинные" произведения. Но это оказалось не так. Возьмём часть ряда от одного простого числа до другого (см. ниже):
220333 |
простое число |
220334 |
2·41·2687 |
220335 |
3·5·37·397 |
220336 |
2·2·2·2·47·293 |
220337 |
13·17·997 |
220338 |
2·3·3·12241 |
220339 |
7·31477 |
220340 |
2·2·5·23·479 |
220341 |
3·11·11·607 |
220342 |
2·29·29·131 |
220343 |
19·11597 |
220344 |
2·2·2·3·9181 |
220345 |
5·127·347 |
220346 |
2·7·15739 |
220347 |
3·3·3·8161 |
220348 |
2·2·31·1777 |
220349 |
179·1231 |
220350 |
2·3·5·5·13·113 |
220351 |
простое число |
Среднее число связей, включая одно из простых чисел, составляет 3,7. Любопытно! (гипотеза "короткости" связей проверена для техноценозов, хотя лишь дважды). Заметим, что отношение объёма текста Т≡U к объёму словаря V≡S для "Евгения Онегина" оказалось равным d=4,51; для двигателей Карметкомбината d=12,56. Конечно, есть саранчёвые всплески 2n, 3m, …, но они лишь подтверждают ценологические свойства натурального ряда.
Если для описания множества электродвигателей (единиц электропривода или иных электроприёмников) с целью выделения таких групп, которые корреляционно связаны (в частности режимом работы), применима гипотеза об использовании модели простых чисел, то это открывает новые пути для изучения электрического хозяйства (объектов электрики) и обеспечивает практичность модели. Тогда возникает необходимость более широкого рассмотрения разных сочетаний сомножителей каждого из чисел натурального ряда. Выполним идентификацию взаимосвязей между элементами ценоза (табл. 3), представив числовые образы в пространстве простых чисел.
Ограничимся рядом 2, 3, 4, …, 31, 32 (столбец 1). Каждое число ряда разложим на простые сомножители (ст. 2). Назовём ансамблем каждое из множеств табл. 3, составленное концептуально и состоящее из элементов, характеризующих ансамбль. Если сосчитать количество простых сомножителей для каждого из случаев ряда 2, …, 32, то очевидно, что ансамблей (чисел ряда) 31, а общее число сомножителей как элементов – 65 (ст. 2). Если взять собственно простое число (ст. 10), то каждое из них образует ансамбль, не имеющий связей и состоящий из одного элемента (11 из 11, ст. 7). Сомножители-особи некоторых составных чисел одинаковы (одного вида). Тогда ансамбль (их семь) есть одновидовые числа (ст. 4), а элемент – сомножитель ансамбля (их 21).
Таблица 4. Простые сомножители и их связи в числах
Число ряда |
Простые сомно- жители |
Их число |
Связи |
Ранг про- стого числа |
Всего сомно- жителей |
Простое число |
|||
внутри вида |
между видами |
смешан-ные |
нет связи |
||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 |
2 3 2×2 5 2×3 7 2×2×2 3×3 2×5 11 2×2×3 13 2×7 3×5 2×2×2×2 17 2×3×3 19 2×2×5 3×7 2×11 23 2×2×2×3 5×5 2×13 3×3×3 2×2×7 29 2×3×5 31 2×2×2×2×2 |
1 1 2 1 2 1 3 2 2 1 3 1 2 2 4 1 3 1 3 2 2 1 4 2 2 3 3 1 3 1 5 |
2
3 2
4
2
3
5 |
2
2
2 2
2 2
2
3
|
3
3
3
4
3
|
1 1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
|
1 2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
|
31 14
7
4
2
2
1
1
1
1
1 |
2 3
5
7
11
13
17
19
23
29
31 |
Всего: ансамблей элементов |
31 65 |
7 21 |
8 17 |
5 16 |
11 11 |
|
65 |
|
Можно выделить межвидовые связи (столбец 5) такие, что в ансамбль входят только числа, где нет сомножителей одного вида (таких 8: это числа 6, 10, 14, 15, 21, 26, 30, в которые вошли 17 сомножителей-элементов). Смешанными связями названы ансамбли (их пять), каждый из которых включает повторяющиеся и иные виды (ст. 6). Проранжировав простое число (ст. 8), определим их общее количество (S=11, это и есть объём словаря V), сосчитав двойки, тройки и т. д. (ст. 9) и просуммировав их, получим 65 – общее количество сомножителей в факториале 32! как тексте. Данные представленной табл. 4 есть лишь заявка на исследования, а сама гипотеза связей станет доказанной только в результате статистических наблюдений.
Современный глобализующийся эволюционизм и требования постиндустриального информационного общества поменяли производство, науку и искусство, повседневную жизнь. Принятие решения в этих условиях требует понимания, что первая классическая научная картина мира описывает часть бытия; вторая – вероятно-статистическая, опирающаяся на вторую постнеклассическую картину, описывает большее число фактов. Предлагаемая ценологическая модель простых чисел служит одним из математических описаний постнеклассического ценологического мировоззрения третьей научной картины мира.
Контрольные вопросы
1. Определите простое число, его факториал и подсчитайте число сомножителей для отрезка ряда от 31 до 50.
2. Поясните каноническое разложение натурального числа
3. Проанализируйте видовое Н-распределение и укажите на особенности пойнтер-точки R.
4. Прокомментируйте ранговидовое Н-распределение и поясните соотношение m для начала табл. 1
5. Поясните ключевое утверждение, касающееся особенностей видового Н-распределения табл. 2.
6. Оцените совпадение с реальностью связей между видами для части ряда между двумя простыми числами.
7. Продолжите до 50 число ряда табл. 4 и выскажите свои гипотезы об особенностях столбцов табл. 4.
* Это соответствует распространившимся утверждениям: 20 % мужиков выпивают 80 % пива; или: 90 % диссертантов не "двигают" науку, а создают лишь фон. Отметим, что из 10 %, получивших новое и сделавших ощутимый шаг в науке, лишь один из миллиона делает эпохальный шаг.