Книга издана тиражом 192 экз., Кострома, 2000 г


НазваниеКнига издана тиражом 192 экз., Кострома, 2000 г
страница5/23
Дата публикации09.03.2013
Размер3.19 Mb.
ТипКнига
userdocs.ru > История > Книга
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   23

«Путь далек у нас с тобою»…

 

Переведем, однако, дух, и послушаем Учителя (Конфуций,81):

«Жань Цю сказал:

- Не то чтоб мне не нравился ваш путь, но сил моих недостает.

Учитель ответил:

- В ком сил недостает, на полпути бросают. А ты еще не начинал идти!».

Для тех, кто сил имеет больше, чем Жань Цю, продолжим.

Итак, перед нами снова конструкция пространства-времени Минковского. Пора присмотреться к ней повнимательнее, ибо именно здесь, среди этих точек и прямых и прячется искомый вид связи пространства и времени, тот вид, который удовлетворяет и физической целесообразности, и эстетическим критериям симметрии. При внимательном рассмотрении конструкции Минковского видно, что она не учитывает уже известное нам квантование пространства. (Между точками на осях нет разрывов). К тому же, специфическая несимметричность свойств пространственных и временнóй компонент у Минковского приводит к странному "недемократизму": по его объему можно свободно перемещаться в любом направлении, но строго запрещено делать это же во времени.

Очевидно, что одно и то же физическое понятие может раскрываться с помощью разных инструментов. Попробуем посмотреть на пространство-время, несколько изменив аппарат Минковского. Будем считать, что на координатных осях отложены (да простится невольная тавтология!) не декартовы координаты точек, а пути, пройденные этими точками с момента их появления в пространстве-времени. По оси абсцисс - пространственный путь, а по оси ординат новая фундаментальная величина – космологический путь. Космологическим путём будем называть произведение времени с момента первого события во Вселенной (космологического времени) на скорость света. Размерности на осях остаются прежние, а вот смысл диаграмм меняется кардинально. Теперь уже ни по времени, ни по пространству «гулять, как хочется» нельзя. Время (а вместе с ним и космологический путь), как и у Минковского, может только возрастать, а пространственный путь, если исходить из признания экспериментального факта расширения Вселенной - тоже.

Знание о связи расширения пространства с течением времени Поэт усматривает уже у древних греков. Одиссей - к Телемаку (Бродский, 232):

 

И всё-таки ведущая домой

^ Дорога оказалась слишком длинной,

Как будто Посейдон, пока мы там

Теряли время, растянул пространство.

 

Кстати, греки-то ведь тоже не знали координат. Они ощущали пространство непосредственно, описывая перемещения в пространстве с помощью понятий затраченного времени (с учётом скорости – пешеход, конный, корабль при попутном ветре и т.п.) и примет места. И наш подход – как бы «возвращение к истокам. Мы «забыли» о координатах, т.е. не связываем каждую точку пространства с тремя числами, определяющими положение этой точки по отношению к началу отсчета, а обращаем внимание прежде всего на время, требующееся для достижения данной точки пространства при движении от начала отсчета с определенной скоростью, т.е. описываем движение двумя параметрами. При таком подходе мы теряем информацию о направлении и вместо классической конечной точки пути в декартовых координатах получаем сферу, содержащую все достижимые при заданной начальной скорости точки. Это, конечно, досадно. Но классический координатный подход в определённом смысле ещё хуже! Ведь указав координаты конечной точки на плоскости (тоже два параметра), мы получаем неопределенность о путях достижения этой точки гораздо большую, чем неопределенность в принятом нами методе – возможные пути покрывают всю плоскость, тогда как в нашем случае неопределенность ограничивается только точками сферы. При этом для трехмерного пространства координатный метод требует уже по меньшей мере трех параметров, абсолютно ничего не прибавляя в определённости описания движения.

Но неужели таким простым путем (и вновь прошу прощения за тавтологию!) нам удалось уйти от сложностей трехмерности пространства? «А кстати, в чем эти сложности?», – слышу я вопрос читателя. Ведь на «бытовом» уровне с трехмерностью нет никаких проблем. Нам абсолютно ясно, что всегда есть возможность пойти прямо, или вправо, или полезть вверх. Направления вполне равноправны, и по каждому из них мы вправе двигаться свободно.

Однако гораздо труднее объяснить, почему наше пространство именно трехмерно, не более, но и не менее. Эту задачу физики и математики серьезно обсуждают с начала ХХ века после знаменитой статьи Пауля Эренфеста.

Эренфест поставил задачу поверять формальную математику экспериментальной физикой. «Смысл работы Эренфеста состоит в указании на необходимость перепроверять факт трехмерности пространства при расширении области исследуемых явлений на «нечеловеческие» масштабы». (Горелик-2, 93). Для любителей первооснов сошлюсь на недоступную мне работу классика – Эренфеста. (Ehrenfest)/

Эренфест показал, что иная размерность пространства ведет к иной физике. Так что с трехмерностью нужно смириться как с фактом, определённым начальными условиями возникновения нашей Вселенной. Это, кстати, является одним из проявлений действия рассмотренного нами ранее антропного принципа.

Правда, все сказанное о трехмерности вполне справедливо только для «малых пространств» и при не очень сильной гравитации (идеально – при полной её отсутствии), то есть в условиях специальной теории относительности (СТО). Когда речь заходит о проявлениях пространства-времени в реальных системах космических масштабов, особенно в сильных гравитационных полях, начинает работать общая теория относительности (ОТО). Она, собственно, и появилась как обобщение СТО на случай заметной гравитации. Сам Эйнштейн сформулировал связь СТО и ОТО так: «В основе изложенной теории /ОТО – Ю.Л./ лежит то обстоятельство, что в бесконечно малом всюду справедлива специальная теория относительности». (Эйнштейн-1914, 377). Иными словами, чем сильнее гравитация, тем меньше объем пространства, описываемый СТО, но, по Эйнштейну, он никогда не равняется нулю. За пределами этого объема с размерностью становится сложнее – начинает проявляться тонкая структура пространства и нужно переходить к римановой геометрии. Да и время, по крайней мере с точки зрения И.Пригожина, ведет себя «аналогично». Вот его мнение: « Позвольте мне сравнить возникающую в этой связи ситуацию с той, которую мы наблюдаем при изучении гравитации. Чтобы адекватно описать гравитацию в теории относительности Эйнштейна, необходимо было покинуть евклидово пространство и выйти в риманово. В нашем случае, чтобы ввести различие между прошлым и будущим, необходимо выйти за пределы гильбертова пространства». Для не слишком больших специалистов Пригожин поясняет: «Гильбертово пространство - это обычное евклидово пространство, описываемое в курсах элементарной геометрии, но с бесконечным числом измерений» (Пригожин-2).Так что вопрос о размерности пространства и времени сильно зависит от того, в каких масштабах мы рассматриваем их проявления. Но вернёмся к «нормальной» точке зрения.

Так в чем же состоят сложности, приносимые нам трехмерностью? Дело в том, что традиционно рассмотрение времени проводится исходя из его одномерности. Впрочем, можно показать, что ничего принципиально не изменится, если приписать времени иную размерность, скажем, три. То есть считать, что каждому направлению в пространстве соответствует «свое» время. Но для того, чтобы нововведение не противоречило опыту, придётся принять, что эти три компоненты времени не являются независимыми, что каждая из них жестко связана с остальными. Чисто математически это приведет к тому, что во всех формулах вместо времени нужно будет подставить его «обычную» величину, умноженную на (в случае принятия «трехмерности» времени). При этом ничего кардинально нового, по крайней мере с первого взгляда, такое нововведение не дает. Поэтому с практической точки зрения вполне оправдано традиционное рассмотрение размерности времени. Но именно это и ведет к трудностям - «разноразмерности» осей при построении диаграмм Минковского. (Хотя, как показывает более внимательный анализ, здесь есть над чем подумать. Проблема трёхмерного времени обсуждается в приложении «Тотальный и поэтому уникальный экземпляр А»).

Предложенная же нами замена пространственных координат на пространственный путь позволяет избавиться от проблемы «разноразмерности» осей – и пространственная и временнáя становятся одномерными и совершенно равноправными. Кстати, интуитивным приверженцем «путевой» интерпретации пространства я считаю и А.Эйнштейна, который пространственный интервал dS мыслил как отрезок стержня: «величина dS, полученная измерением с помощью твердых измерительных стержней» (Эйнштейн-1929, 241). Таким образом, мы, как мне кажется, сделали очень маленький, но все же шаг в направлении понимания единства Мира. Но этот шаг – удаление от обыденности. А к ней нужно вернуться.

Поэтому займемся построением графической диаграммы пространства-времени Минковского. Теперь нам не нужно искусственно ограничивать себя случаем одномерности пространства. Понятие пространственного пути позволяет с помощью одного пространственного измерения охарактеризовать движение в реальном трехмерном пространстве. На рисунке 4 изображено движение тела от точки А до точки Б. Заметим, что рассматриваемое тело «родилось» в этом пространстве в точке А, но его космологический путь начался в точке О. Вместе с ним появился и «ненаблюдаемый участок» пространственного пути - отрезок ОА. Он отражает ту часть истории тела, когда оно не существовало физически, но Вселенная, способная его породить, расширялась со скоростью света из космологической сингулярности.

 



^ Рис. 4 Движение тела в пространстве-времени в координатах «Пространственный путь – Космологический путь».

 

Обратим внимание на один важный не только в данном случае методологический момент. На рисунке отсутствуют «отрицательные» полуоси. Очевидно, что бессмысленно говорить о событиях, произошедших до начала Мира. Столь же бессмысленно в нашей Вселенной говорить и о движении, в результате которого пройденный путь стал бы отрицательным. Вообще для введения отрицательного значения физической величины должны быть веские основания. Поэтому далеко не всегда появление отрицательных величин физически оправдано. Часто отрицательные значения появляются в результате выбора «удобной» точки отсчета (как, например, в температурной шкале Цельсия). Или они характеризуют противоположное направление векторной величины (опять-таки в выбранной произвольно из соображений того же «удобства» системе отсчета).

Однако вернемся к колчану с нашими стрелами. Рассмотрим графически действие космологической и энтропийной стрел времени в модифицированном пространстве-времени Минковского.

 



^ Рис. 5 Отражение космологической и энтропийной стрел времени в модифицированном пространстве-времени Минковского.

   

Как видно из рисунка, при росте космологического пути от точки 1 к точке 2, пространственный путь Вселенной тоже возрастает. Очевидно, что отрезки этого пути, обозначенные «большими» стрелками 1 и 2 и пропорциональные числу элементов пространства, которые могут быть связанными с физическими телами, также растут. А энтропия, напомню, есть просто логарифм от величины соответствующих отрезков. Из рисунка также видно, что сама ось космологического времени «растет» от точки 1 к точке 2 и далее (штрихованные стрелки). Таким образом рисунок пытается передать отмеченную ранее «кинематографичность» диаграммы для космологического времени.

Итак, полученная диаграмма не только наглядно демонстрирует существование двух стрел времени, не только согласуется с известной связью между пространством и временем, обнаруженной Эйнштейном и Минковским, но и снимает некоторые из недоумений по поводу несимметричности свойств осей. На этой диаграмме по любой из них двигаться можно только вперед.

Однако симметрия пока не вполне совершенна – в пространстве по-прежнему разрешено стоять, а во времени по космологическому пути можно только двигаться и только вперед. Попробуем еще немного углубиться в дебри и отыскать ту точку зрения, с которой симметрия будет полной. Для этого нам придётся рассмотреть

 

^ Некоторые тонкости.

 

В модели Минковского (как классической, так и в модифицированной) пространство стоит, а время уходит. Так было возможно всегда. И везде – от суетного Нью-Йорка до меланхолического Вильнюса (Бродский, 217):

 

Время уходит в Вильнюсе в дверь кафе,

^ Провожаемо дребезгом блюдец, ножей и вилок,

и пространство, прищурившись, подшофе,

долго смотрит ему в затылок.

 

Состояние покоя во времени (см. рис. 4) соответствует бесконечной скорости движения и противоречит аксиоме Эйнштейна. Как уже отмечалось, для области 1 на рисунке 2 это вполне допустимо, но мы живём в области 2. Не будем сейчас обсуждать вопрос о физической доступности области 1, но причина запрета «стояния во времени» – аксиома Эйнштейна – по крайней мере, ясна.

Другое дело «стояние в пространстве». Весь практический опыт и основанный на нем «здравый смысл» просто восстают против рассмотрения самой возможности ограничения «абсолютной свободы покоя».

Тем не менее, прошло вот уже более 70 лет с того времени, как открыты два фундаментальных закона, прямо запрещающие стояние в пространстве. Первый из них в 1927 году установил профессор физики Лейпцигского университета Вернер Гейзенберг, а второй – уже рассматривавшийся нами закон Хаббла.

Начнем именно с него, поскольку он непосредственно связан с физической причиной возникновения космологического времени. Математическая формулировка закона Хаббла такова:

 

V = H · r ( 2 )

 

Где V – скорость удаления внегалактических объектов, r – расстояние между объектами, H – постоянная Хаббла. Постоянная Хаббла по современным представлениям зависит от времени и в нашу эпоху по наблюдательным данным равна 50 – 100 км/с на мегапарсек. (Любарский и др., 1228).

Обычно почему-то молчаливо считается, что закон Хаббла действует только в отношении галактик. Это досадное недоразумение связано с тем фактом, что на «земных» расстояниях, неизмеримо меньших мегапарсека (1Мпс – это расстояние, проходимое светом за 3,26 миллиона лет), хаббловская скорость ничтожно мала и мы ее просто не можем заметить. Но ведь никто не сомневается в существовании гравитационного притяжения на основании того, что земные тела практически не ощущают сил тяготения друг к другу! Ощущаемое и сущее – разные вещи. Но обсуждение их соотношения – предмет отдельного разговора.

Что же касается гравитации, то ей «повезло» – о её существовании нам постоянно «напоминает» сама Земля. Расширение же Вселенной хотя и протекает тихо и незаметно, но все-таки влияет на все происходящие в ней процессы. В качестве доказательства может служить следующее рассуждение.

Исходя из универсальности закона Хаббла для любых физически реальных масштабов, рассмотрим в качестве r расстояние, равное одному кванту пространства – планковской длине. Напомню – она равна lp = 1,62·10 -35 метра. Тогда по формуле (2) с учетом пересчета постоянной Хаббла в систему СИ, получим, что хаббловская скорость одного элементарного кванта пространственного пути l p равна (2,6 – 4,1)·10 -53 метра в секунду. Безумно маленькая величина! Увеличение размера атома за счет расширения Вселенной за все время ее существования с момента Большого взрыва при такой скорости не превысит 2·10 -35 метра. Зная, что типичные атомы имеют размер ~ 10 -10 метра, легко подсчитать, что указанное увеличение размера составляет только ~ 10 -23 %. Конечно, это невозможно измерить с помощью доступных нам сегодня средств. Но, тем не менее, это – не нуль!

А поскольку это так, то очевидно, что именно в соответствии с экспериментально установленным фактом расширения Вселенной, являющимся следствием Большого взрыва, физическое поведение объектов и на «чисто пространственной» и на «временнóй» осях модифицированной диаграммы Минковского (рис.4) совершенно симметричны. После сделанного вывода мы добились того, что на обеих осях не только запрещены «движения назад», но даже и «стояние на месте».

Рассмотренный закон является не единственным, определяющим жесткость запрета стояния на временнóй оси. Мы упомянули соотношение неопределенностей Гейзенберга. Обратимся теперь к нему. Имеется в виду знаменитое соотношение неопределенностей для координаты и импульса. В соответствии с ним нельзя фиксировать координату X с точностью D X большей, чем:

  D Х = ( h/2p / ) D P ( 3 ),

где h – постоянная Планка, равная 6,6260755(40)·10 -34 Дж·с, (Григорьев и др., 1234). а D P – неопределенность импульса (произведения массы на скорость).

Действительно, если мы попытаемся точно остановиться в любой системе отсчета, то величина D X станет равной нулю. При этом наш импульс должен стать бесконечным. На то обстоятельство, что соотношение неопределенностей (3) противоречит принимаемой «с древнейших времен» и оставшейся в геометрии Минковского возможности состояния покоя, обращалось внимание неоднократно. Но, насколько мне известно, логические следствия из него не рассматривались достаточно подробно. Попробуем «покопаться» в них самостоятельно.

Поскольку P=m·V, где m – масса тела, а V – скорость, из формулы (3) можно получить выражение для минимальной скорости, которая «разрешена» соотношением неопределённостей для тела массой m, зафиксированного в пространстве с точностью D X. Назовём ее критической нулевой скоростью и обозначим V Кр0 :  

 

V Кр0 =(h/2 p )/( DX·m) ( 4 ).

Из формулы (4) видно, что покой, оказывается, дважды относителен. Он относителен к системе отсчета, по отношению к которой мы желаем покоиться, и к мере покоя - точности его фиксации DX.

Ситуация с V Кр0 существенно зависит от того, в каком масштабе длин и времен мы хотим определиться.

Рассмотрим такой пример. Пусть я, сидя в лодке на озере, каким-нибудь лазерным дальномером буду измерять свое расстояние от плоского валуна на берегу, чтобы узнать, есть ли в озере течение? Естественно, что при каждом определении я буду получать величину расстояния с точностью не большей, чем точность моего измерителя. Положим, что я располагаю очень хорошим дальномером, который жестко закреплён на лодке и позволяет узнать расстояние с точностью до 1 миллиметра ( DX =10 -3 м), пусть моя масса вместе с лодкой составляет 100 кг, тогда по формуле (3) получаем V Кр0 = 10-33 м/сек!

Разумеется, что даже самые легкие дуновения ветерка изменяют мою скорость гораздо больше. Но принципиально важно то, что “стоять как столб” всё-таки невозможно или, вернее, стоящий столб никогда и ни в одной системе отсчета не покоится. (Даже в инерциальной, о которой физики всегда говорят с пиететом: «Представление реальных процессов в виде пространственно-временной диаграммы, при которой свободным частицам соответствуют прямые мировые линии и ход часов равномерен, называется инерциальной системой отсчета». (Берке, 40).)

Правда, по этому поводу вспоминается известный анекдот о крокодилах, которые если и летают, то, по мнению ротного старшины, судя по порядку величины V Кр0 , “очень низэнько и чрезвычайно тихонько”.

А теперь посмотрим, к чему приводит существование V Кр0 для электрона. Пусть рассматриваемый электрон принадлежит к одному из элементов того самого дальномера, которым я пользовался, сидя в лодке. В этой ситуации при массе электрона m ~10 -30 килограмма его V Кр0 = 10 -1 м/сек. Много ли это? Как посмотреть… По сравнению с макрообъектом (лодка с наблюдателем), безусловно, много. Но если перевести полученную скорость в температурную шкалу (известно, что чем быстрее движутся частицы, тем выше температура), то окажется, что для достижения такой скорости электрон (а точнее тело, его содержащее) должен быть охлажден до T ~ 0,00000000025 Кельвина!

Заметим, что для микрочастиц «запрет на стояние» очень строг – «скорости покоя» для электронов находятся близко к пределам измеримости.

Сравнивая «жесткость запретов на стояние» по Хабблу и Гейзенбергу, легко понять, что соотношение неопределенностей более сурово ограничивает состояние покоя. Именно поэтому и примем в дальнейшем величину V Кр0 для характеризации состояния покоя.

Таким образом показано, что аксиома Минковского (Минковский-1911К, 7) о возможности покоя оказалась несправедливой в нашей Вселенной. К чему может привести отказ от этой аксиомы, должно стать предметом дальнейшей работы. Но заранее ясно, что в масштабах не космологических времен (порядка миллиардов лет) и не сверхнизких температур (условно - выше милликельвинов) никаких существенных изменений в наши представления о характере пространственно-временных связей не произойдёт.

Итак, мы ещё раз убедились - координатные оси на рисунке 4 абсолютно симметричны по своим свойствам. При движении в нашем пространстве-времени, как поется в известной песне, “жизнь невозможно повернуть назад, и время никогда не остановишь…”.

А откуда берется энергия для «нулевого» движения? Можно предположить, что эта энергия выделяется в тех же процессах, которые ответственны за рождение квантов пространства и времени – процессах распада физического вакуума. Так что вывод о том, что космологическая сингулярность не «умерла» 15 миллиардов лет тому назад, а продолжает жить и творить и сегодня, получает дополнительное подтверждение. Отдельный вопрос о том, протекают ли эти процессы равномерно во всех точках Вселенной. Он обсуждается в Приложении «Загадки радиоактивности».

Учет указанного ограничения на нижний предел скорости приводит к одному важному для космологии выводу. Дело в том, что чрезвычайно важно знать какие флуктуации имели место в свойствах пространства-времени на ранних стадиях эволюции нашей Вселенной. От этого зависит расчет возможных сценариев развития гравитационных неустойчивостей и, в конечном итоге, процессов образования галактик.

Но при наличии ограничения на минимальную скорость оказывается, что изучение свойств пространства-времени в нынешнюю эпоху принципиально не может дать информации о флуктуациях в ранней Вселенной, размер которых меньше некоторого критического. Возникает некое «слепое пятно», тень от движения, в которой не может быть информации от достаточно далеких эпох. Тень кромешная. И информации в ней действительно никакой и ни о чем (Бродский,367):

   

^ И злак, и плевел

в полдень отбрасывают на север

общую тень, ибо их посеял

тот же ветряный сеятель, кривотолки

о котором и по сей день не смолкли.

 

«Кривотолков» о сеятеле, давшем начало расширению сингулярности, действительно немало, а вот о тенях посеянных им злаков и плевел до сих пор, по-моему, не говорили.

 



^ Рис. 6 Возникновение «слепого пятна» в координатах «Пространственный путь – Космологический путь».

 

Однако, к цифрам. Велика ли эта тень? Очевидно, что размер этого слепого пятна (L космол ) для космологического времени t космол будет равен:

 

^ L космол =V Кр0 ·  t космол ( 5 ).

 

Внутри этого пятна не может сохраниться никакая информация о распределении частиц с определенной V Кр0 в эпоху начала Большого взрыва, поскольку пятно – это выросшая за время t космол область однородности начальной эпохи. Для электронов ( t космол = ~ 5·10 17 секунд) расчет дает величину L космол ~ 6 километров, а для протонов ~ 10000 километров. Следовательно, всякие флуктуации плотности космических электронов и протонов, обнаруженные внутри указанных выше масштабов, будут свидетельствовать о чем угодно, кроме эпохи Большого взрыва.

Теперь о другой границе скоростей, связанной с постулатом Эйнштейна. Хорошо известен вывод СТО о том, что при увеличении скорости линейный размер тела в направлении движения уменьшается по следующему закону (Яворский и др., 60):  

 

L = L0 · (1 - V2/C2)1/2                  ( 6 )

 

Где L –длина тела, измеренная из системы, относительно которой тело движется со скоростью V, L 0 - длина тела в неподвижном состоянии, С – скорость света.

Вспомним, что на величину L наложено ограничение – она не может быть меньше планковского кванта пространства (l p = 1,62·10 -35 метра). А это значит, что и скорость V не может быть больше некоторой критической. Назовем ее V КрС . Тогда из формулы (6) следует:

 

^ VКрС = С · (1 - lp2/L02)1/2                     ( 7 ). 

 

Полученное выражение характеризует абсолютно максимальную скорость тела, которое может уместиться в одном кванте пространства. А поскольку таких маленьких тел нет, то V КрС - максимально предельная скорость для любого физического тела.

Здесь необходимо прерваться. Дело в том, что в дебрях интернета я нашел очень важную работу. (Корухов). Оказалось, что новосибирский философ В.В.Корухов в своей диссертации на соискание ученой степени кандидата философских наук, исходя почти из тех же соображений, получил формулу (7). Кроме того, он высказал весьма важные соображения о величине l р . Мы уже знакомы с оценкой этой величины академиком Гинзбургом. Оценкой одновременно и глубокой и осторожной. Здесь другой случай. Опасность потери авторитета гораздо меньше, и, следовательно, определенность позиции гораздо четче. Корухов отмечает, что именно планковская длина (квант пространства), является единственной величиной с размерностью длины, которая инвариантна для любых систем отсчета, движущихся со скоростью V друг относительно друга. Это объясняется тем, что планковская длина составлена из величин (постоянная Планка, скорость света и гравитационная постоянная), которые не изменяются при движении систем отсчета. Хотя результаты работы Корухова обнародованы им еще в 1989 году в Болгарии на V Международном симпозиуме «Философия, Физика, Космос», «защищены» они в диссертации только в 1998 году. Девять лет выводы Корухова ждали первого официального признания…

Однако, вернемся к анализу формулы (7). Принципиально важно понимать, что такое L 0 ? Так ли уж очевидно, что для макротел это – линейный размер? Для начала рассмотрим физический смысл L 0 для элементарных частиц. Для всякой частицы есть характеристика, которая показывает минимальный размер области пространства, необходимый для её существования. Это так называемая комптоновская длина волны частицы - . И для расчетов V КрС вместо L 0 нужно подставлять в формулу (7) именно ее. Для электрона = 3,8615905(64)·10-13 метра (Яворский и др., 485) и его VКрС равна V КрС = С · (1 - 0,17 · 10-44)1/2 .

Отличие V КрС от скорости света ничтожно мало, но абсолютно реально.

Если рассматривать фотоны, гравитоны и, может быть, нейтрино, не имеющие массы покоя, то для них комптоновская длина волны равна бесконечности и V КрС в точности совпадает со скоростью света.

Что же касается макротел, то для них критической будет именно эта скорость, поскольку каждое из них содержит в своём составе электроны – самые лёгкие из известных стабильных микрочастиц. При подстановке в качестве L 0 линейных размеров макротела мы получили бы еще меньшее отличие от скорости света, но достичь его нельзя именно потому, что разгон тела «остановят» входящие в его состав электроны.

Тем не менее, теперь можно утверждать, что в нашем пространстве-времени скорость движения для тел, имеющих массу покоя, ограничена как сверху величиной V КрС , так и снизу – величиной V Кр0 . После сделанных уточнений рисунок 4 приобретет некоторые принципиальные дополнения, которые отражены на рисунке 7.

 



^ Рис.7 Движение тела в пространстве-времени в координатах «Пространственный путь – Космологический путь» с учётом ограничений по скорости.  

Подводя итоги всех наших модификаций пространства-времени Минковского можно сказать следующее.

И пространство и космологическое время по своей природе, т.е. по сумме свойств, которые могут быть восприняты нами, в некотором смысле весьма близки. Смысл из близости определяется тем, что и то и другое – фундаментальные виды материи. Они имеют общее происхождение, рождаясь в процессе «расширения» космологической сингулярности. Фундаментальность проявляется в том, что оба вида материи образуют особую среду – пространство-время, в которой протекают все физические процессы. Но, вместе с тем – это разные виды материи. В связи с этим особо подчеркнем тот факт, что пространство-время есть именно соединение качественно различных фундаментальных видов материи. К сожалению, законы, которые описывают процессы взаимодействия пространства и космологического времени сегодня не только неизвестны, но даже и не осознаны как цели научного поиска.

Однако, пора подводить

 

^ Первые итоги

 

Космологическое время материально  

Первым принципиально важным результатом рассмотрения явлений в расширяющейся сингулярности является мысль о том, что космологическое (оно же просто физическое) время – это один из видов материи. (Также как и пространство!). Не какая-то непонятная философская «форма существования», а именно определенный фундаментальный вид материи. (Кстати, неплохо было бы четко определиться с критериями фундаментальности, на основании чего под новым углом рассмотреть известные виды материи и определить, какие еще относятся к фундаментальным). Эта материя квантуется, и величина кванта времени известна - 5,39·10 -44 секунды. Очевидно, что эта материя тем или иным способом взаимодействует с другими видами материи – пространством, вакуумом, энергией и другими. Разумеется, после построения соответствующих физических теорий, эти взаимодействия будут объяснены количественно. К сожалению, сегодня по поводу количественных оценок даже фундаментальных констант в рамках «нестандартных теорий» существуют весьма противоречивые мнения. Так, Н.А.Козырев считает, что «связь через время должна быть мгновенной, потому что время не распространяется, а появляется сразу во всей Вселенной». (Козырев-2) Я не могу согласиться с этим утверждением не столько потому, что мгновенные взаимодействия «запрещены» в современной физике, сколько потому, что такое утверждение противоречит второй части этого же высказывания Козырева – время локально. Оно появляется, и появляется не «во всей Вселенной», а там, где возникает. Но эти противоречия не антагонистические. Это, скорее, противоречия, свидетельствующие о том, что на рассматриваемой «тропинке» в мир физических гипотез становится тесно. А это – на пользу дела.

Высказанная мысль о природе физического времени – постулат. Приведенные рассуждения не являются доказательством, они есть обоснование этого постулата.). Для укрепления этих оснований – слово авторитетному союзнику. В 1930 году в работе «Научная этика» о природе пространства и времени Циолковский высказался так: «... можно ли представить себе время и пространство без вещества? Например, можно ли вообразить себе пустое пространство и время! Это вопрос темный. Но мы думаем, что самое пространство и время как бы составлены из вещества» (Циолковский-1930. 57 – 58). Думается, что это можно трактовать как предположение о материальной природе пространства и времени. Во всяком случае оно не противоречит высказанной гипотезе.  

 

Скорость фундаментальна  

Важность понятия скорости для описания физической картины мира интуитивно ощущалась еще в СТО. С предложенной точки зрения очевидно, что скорость в пространстве-времени есть отражение процессов образования его конкретных структур с помощью физических тел. Именно тела творят скорость, т.е. способны, как это пелось в советском шлягере, «покорять пространство и время». При этом оказалось, что мы живем во Вселенной, где ограничена не только максимальная скорость физических тел и информации, но и их минимальная скорость. Выяснилось, что в нашей Вселенной ограничения на скорость более жестки, чем это постулировалось в СТО. Кроме верхнего предела V КрС < C существует и нижний предел - V Кр0 > 0. Эта минимальная скорость по своей физической сути – минимальный «со стороны пространства» квант пространства-времени Минковского-Эйнштейна. Он является «соединением» одного кванта пространства со всеми квантами времени нашей Вселенной (величина ~10 61 шт.). Но вместе с тем очевидно, что существуют и такие формы соединения пространства и времени, у которых V КрС < , а V Кр0 >C – это область за пределами светового конуса (точки, лежащие ниже линии ОС на рисунке 7). И в рамках разработки теории соединения пространства и времени следовало бы рассмотреть и условия реализации такой возможности.

 

Путь абсолютен  

Ясно, что широко известное понятие пути ещt не раскрыто с достаточной полнотой. То, что именно путь есть то представление о пространстве, которое с наибольшей полнотой выражает его суть, зачастую скрывается за координатной сеткой. А ведь при взгляде на движение с точки зрения именно пути, явственно видно, что пространственно-временные структуры образуются как класс неких изомеров, в которых различные по координатам точки принадлежат к одинаковым путям. Пространственно-временные структуры – это множество, число элементов которого определяется количеством тел, их образующих. Они подобны молекулам химических соединений, среди которых встречаются и изомеры. Как здесь не вспомнить математика Урысона с его сложными структурами пустоты! И не скрывается ли в свойствах этих изомеров возможность той самой «нуль-транспортировки», о которой столь заразительно мечтали С.Лем и Стругацкие? Это можно предположить на том основании, что координатно-далекие точки могут принадлежать к одной и той же «молекуле» пространства-времени. Помните как герой братьев Стругацких Роберт Скляров размышляет о своем предназначении: «Он вспомнил, как еще в школе поразила его эта задача: мгновенная переброска материальных тел через пропасти пространства. Эта задача была поставлена вопреки всему, вопреки всем сложившимся представлениям об абсолютном пространстве, о пространстве-времени, о каппа-пространстве... (авт.) Тогда это называли «проколом Римановой складки». Потом «гиперпросачиванием», «сигма-просачиванием», «нуль-сверткой». И, наконец, нуль-транспортировкой или, коротко, «нуль-Т»». (Стругацкие-2, 297).

Для более содержательного обсуждения этой идеи – «нуль-транспортировки» – к ней можно будет вернуться после рассмотрения теории Эверетта, чему будет посвящён изрядный раздел книги. (Идея обсуждается в приложении «Сверхсветовой Эвереттизм»)

Я долго не мог уяснить, почему понятие пути является как бы второстепенным в физике. Когда же я осознал (а насколько трудно такое осознание для современного человека – судите сами), что бóльшая часть истории человечества прошла при полном равнодушии с его стороны к восприятию и измерению времени, (оно стало ощущаться «в быту» только начиная с позднего средневековья), картина стала проясняться. У С.Г.Гиндикина я нашел цитату из знаменитого немецкого историка О. Шпенглера, в которой он, рассказывая о средневековом обычае палить из пушек для обозначения хода времени, пишет об этом так: «... днем и ночью с бесчисленных башен Западной Европы звучащий бой, этот жуткий символ уходящего времени, есть, пожалуй, самое мощное выражение того, на что вообще способно историческое мироощущение» (Гиндикин, 98). Там же О.Шпенглер сравнивает отношение ко времени в средневековье и античности: «Ничего подобного мы не найдем в равнодушных ко времени античных странах и городах». (Курсив –Ю.Л.). Из этого видно, что во времена становления экспериментальной науки перед ее основателями должен был стоять вопрос о том, что же является главной характеристикой движения. Подтверждение этого предположения – позиция Галилея. «Характерно, что при первых шагах новой механики и математического анализа время не сразу заняло место основной переменной величины при описании движения (Галилей в поисках закона свободного падения начал с гипотезы о пропорциональности скорости пути, а не времени)». (Гиндикин, 98 – 99). Мне кажется, что я понимаю, почему Галилей выбрал время. Дело в том, что в земных условиях свободные движения – большая редкость. Но если бы не трение и упругость твердых тел, с которыми мы по большей части имеем дело, вполне можно было бы именно путь признать главной характеристикой движения. И тогда сегодня мне не пришлось бы призывать к «возвращению на путь истинный». Однако из-за вполне понятного прагматизма Галилея мы давно миновали ту развилку истории, на которой в научной практике понятие пути играет бóльшую роль, чем понятие времени. И мой призыв (простите за каламбур) – не ко времени. Впрочем, может быть кто-то все же попробует пройтись по тропинке пути в дебрях теоретической физики...

 
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   23

Похожие:

Книга издана тиражом 192 экз., Кострома, 2000 г iconКнига издана в авторской концепции
Историческое исследование. Запорожье: Дикое Поле, 1997. 264 с. Тираж 1000 экз
Книга издана тиражом 192 экз., Кострома, 2000 г iconКнига издана ограниченным тиражом на частные пожертво вания. Если...
Т. В. Грачева. Невидимая Хазария. Алгоритмы геополитики и стратегии тайных войн мировой закулисы. — Рязань
Книга издана тиражом 192 экз., Кострома, 2000 г icon-
Книга «След Сатаны на тайных тропах истории» написана молодым чеченским исследователем Дени Баксаном в 1995 году. Но только в 1998...
Книга издана тиражом 192 экз., Кострома, 2000 г iconЭта книга поначалу была издана крошечным тиражом в 500 экземпляров...
Критики, написавшие десятки восторженных рецензий на мгновенно ставший культовым роман Шейна Джонса «Остаемся зимовать», сравнивают...
Книга издана тиражом 192 экз., Кострома, 2000 г iconШлахтер В. В., Хольнов С. Ю. Искусство доминировать. Спб.: Изд. "Респекс", 2000. 192 с

Книга издана тиражом 192 экз., Кострома, 2000 г iconГлавы жизни «софия» 2000 Т. Лобсанг Рампа. Главы жизни. Пер с англ. К: «София», 2000. 192 с
Несколько книг Лобсанга Рампы, опубликованных в издательстве «София», вызвали огромный интерес и обширную корреспонденцию, они сразу...
Книга издана тиражом 192 экз., Кострома, 2000 г iconКнига издана при поддержке Министерства культуры Франции Национального...
Книга издана при поддержке Министерства культуры Франции Национального центра книги
Книга издана тиражом 192 экз., Кострома, 2000 г icon-
Свекрасаф (Киров: Дом печати Вятка), 2010. В пер. 608 стр. 2000 экз. Isbn/issn 978-5-901838-63-1
Книга издана тиражом 192 экз., Кострома, 2000 г iconШлахтер В. В., Хольнов С. Ю
Шлахтер В. В., Хольнов С. Ю. Искусство доминировать. Спб.: Изд. "Респекс", 2000. 192 с
Книга издана тиражом 192 экз., Кострома, 2000 г iconКнига издана при финансовой поддержке
Л 86 Семинары, Книга I: Работы Фрейда по технике психоанализа (1953/54). Пер с фр. / Перевод М. Титовой, А. Черноглазова (Приложения)....
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2015
контакты
userdocs.ru
Главная страница