Пространство-Время: Физическая сущность  и заблуждения. Павло Даныльченко.

 

 

Понятие «пространство» можно определить в узком и широком смысле. В узком смысле это есть обычное трехмерное пространство, выражающее порядок сосуществования объектов. Оно является формой бытия материи, характеризующей её протяженность, структурность, сосуществование и взаимодействие элементов во всех материальных системах. В более широком смысле это есть многомерное (многопараметрическое) математическое пространство - логически мыслимая форма (или структура), служащая средой, в которой осуществляются другие формы и те или иные конструкции . Абстрактные (концептуальные) многомерные пространства в современных математике и физике образуются путём добавления к трём пространственным координатам времени и других параметров, учет взаимной связи и изменения которых необходим для более полного описания процессов.

Время - понятие, основанное на наличии у всех периодических и квазипериодических физических процессов постоянной взаимной пропорциональности количества их элементарных актов, совершаемых между какими-либо двумя событиями в цепи причинно-следственных отношений. Данная пропорциональность может проявляться как строго точно (например, в когерентных процессах или в каких-либо других коллективных взаимодействиях), и среднестатистически. Непрерывающаяся в пределах всего пространства многократная повторяемость аналогичных элементарных актов обуславливает непрерывность и счетность времени, причинно-следственные отношения - его однонаправленность, а указанная взаимная пропорциональность количества элементарных актов у всех физических процессов - универсальность времени и, тем самым, возможность рассматривания его как физической категории и формы существования материи.

Время может накапливаться и, тем самым определять возраст объектов материи, а также характеризовать поведение материи в пространстве (задавать скорости движения объектов в пространстве и темпы протекания физических процессов в разных точках пространства, удалённых от часов на сколь угодно большие расстояния). В соответствии с этим, следует различать две основные разновидности времени: - стандартное (путиподобное) время объекта, которое не одинаково между одними и теми же двумя событиями по показаниям разных часов (аналогично различию длин путей между одними и теми же двумя пунктами), так как оно зависит, как от закона движения часов, так и от траектории их перемещения в физически неоднородном пространстве (то есть в пространстве, в разных точках которого темпы идентичных процессов неодинаковы); - координатное (координатоподобное) время, измеряемое пропорционально взаимно синхронизированными (в физически неоднородном пространстве) неподвижными часами и, тем самым, сопоставимое (с учетом возможности пропорциональной его перенормировки) для разных часов и, поэтому, пригодное, в отличие от стандартного времени, для анализа динамики объектов в пространстве. Стандартное (путиподобное) время показывает индивидуальный физический возраст объекта материи и является самодостаточной характеристикой этого объекта, определяемой в собственной системе отсчета координат и времени (СО), в которой его пространственные координаты всегда равны нулю. Координатное же время не является самодостаточной характеристикой объектов материи. Для обеспечения однородности а, следовательно, и возможности использования этого времени без непрерывной перенормировки значений его промежутков между какими-либо событиями, необходима стабильность физической неоднородности пространства а, следовательно, и неизменность пропорциональной синхронизации часов, находящихся в разных точках пространства.

Однородность координатного времени является необходимым, согласно теореме Нетер, однако, недостаточным условием для соблюдения закона сохранения энергии. Зависимость координатного времени от наведенных материей неоднородностей физических свойств пространства (значений характеристик физического вакуума (ФВ), заполняющего пространство) и, в свою очередь, изменчивость этих пространственных неоднородностей во времени делает неизбежным объединение пространства и координатного времени в единый пространственно-временной континуум (ПВК) - четырехмерное пространство-время Минковского. Взаимное неразличение стандартного и координатного времён а, тем самым, и игнорирование необходимости перерасчета а, следовательно, и изменения временных координат, как прошедших, так и ожидаемых событий при переходе из одной инерциальной СО (ИСО) в другую ИСО является первопричиной наличия в специальной теории относительности (СТО) мнимого парадокса близнецов (парадигмы часов). Недостаточно глубокое философское понимание физической сущности пространства и времени является также причиной многих других научных заблуждений и некоторых ошибочных философских спекулятивных концепций и теорий. Рассмотрим некоторые из них. Инвариантность (неизменность) собственного значения скорости света, однозначно определяемого по собственным квантовым часам вещества, вызвана взаимозависимостью и взаимоопределяемостью скорости распространения взаимодействия между элементарными частицами вещества (равной скорости света) и темпа течения времени. Так, скорость распространения взаимодействия задается во времени. Темп же течения собственного времени вещества в свою очередь зависит от скорости распространения в нем взаимодействия. Ведь скорости любых физических процессов, используемых для измерения времени, пропорциональны скорости распространения взаимодействия. Поэтому здесь не возможно определить какой из этих двух физических параметров (время или скорость распространения взаимодействия) первичен, а какой вторичен. Таким образом, невозможность наблюдать по собственным часам не только изменение темпа течения измеряемого ими времени, но и изменение скорости света в точке нахождения этих часов является свойством (постулированным Эйнштейном лишь для ИСО) также и любой неинерциальной СО. Вместе с релятивистским сокращением длины, обеспечивающим изотропность темпов физических процессов в собственной СО вещества, это позволяет ввести в СТО понятие интервала между мировыми точками событий и, тем самым, объединить пространство и координатное время в единый ПВК.

Таким образом, релятивистские преобразования координат и скоростей СТО соответствуют принципиально ненаблюдаемой в собственной СО (калибровочной) самодеформации в абсолютном пространстве ПВК инерциально движущегося тела. И при этом они отражают невозможность обнаружения в собственной СО тела каких-либо изменений, произошедших в объектах и физических процессах после смены состояния абсолютного покоя тела на состояние равномерного движения его относительно ФВ. А, следовательно, они отражают и невозможность определения прямыми методами, в каком из этих двух состояний находится тело. Однако вызванное этим равноправие любой из ИСО с СОФВ (система отсчета физического вакуума) никоим образом не отрицает существования, как самой выделенной СОФВ, фактически соответствующей ньютоновым абсолютным пространству и времени, так и неподвижной в ней субстанции - ФВ (неувлекаемого движущимся телом эфира классической физики), в которой происходят движение обладающих массой объектов и распространение электромагнитных волн. СОФВ в Лоренцевой и Пуанкаре группах преобразований является элементом не только множества ИСО, но и множеств любых других типов СО калибровочно деформированных или самодеформирующихся тел. К тому же СОФВ является и единственным общим элементом всех возможных множеств СО. Принцип же относительности и постулаты СТО являются лишь следствием более фундаментального принципа - принципа калибровочности деформации вещества и его ПВК под действием движения и гравитации. Подтверждением наличия такой выделенной СО - СОФВ явилось обнаружение анизотропии частоты реликтового излучения, с учетом которой по доплеровскому смещению этой частоты определено абсолютное значение пекулярной скорости Солнечной системы. Отвергнув в СТО а затем и в общей теории относительности (ОТО) неувлекаемый движущимся телом эфир и ньютоново абсолютное время, физики в конце-концов вынуждены были их реанимировать в виде соответственно ФВ и единого для всего вещества Вселенной космологического времени. Однако, вопрос - по часам какой СО следует отсчитывать это время, так и остался без ответа. Если же постулировать отсчет пропорционально синхронизированного с собственным временем вещества и, поэтому, метрически однородного космологического времени в несопутствующей веществу СОФВ, в которой, согласно гипотезе Вейля, галактики совершают лишь малые пекулярные движения, то сразу вскрывается физическая сущность явления расширения Вселенной.

Очевидно, расстояния между квазинеподвижными в СОФВ галактиками удлиняются в СО, сопутствующих эволюционно самосжимающемуся веществу, не из-за расширения космического пространства в «никуда», а из-за монотонного сокращения эталона длины в СОФВ. Последнее вызвано калибровочной (принципиально ненаблюдаемой в СО вещества) эволюционной изменчивостью абсолютного значения скорости света и других свойств ФВ а, тем самым, и абсолютных значений пространственных параметров элементарных частиц, адаптирующихся к постоянно обновляемым условиям взаимодействия и, поэтому, самосжимающихся в абсолютном пространстве Ньютона-Вейля. Это и является причиной непрерывного уменьшения всех объектов Вселенной в СО Вейля (СОФВ). Обусловливание процесса, который имеет место в мегамире, процессами, имеющими место в микромире, хорошо согласуется с существованием многих соответствий в соотношениях между атомными, гравитационными и космологическими характеристиками - «большими числами» Эддингтона-Дирака и не противоречит современным физическим представлениям. Поэтому расширение Вселенной, аналогично ежедневному движению Солнца по небосводу, можно рассматривать как явление, наблюдаемое лишь в некоторой избранной СО. Уже древние греки - Аристарх из Самоса (ок. 310 - ок. 230 до н. э.) и Селевк из Селевкии (ок. 190 - неизв. до н. э.) предполагали, что на самом деле Земля вращается вокруг своей оси и вокруг Солнца. Однако, понадобилось около 2 тыс. лет, чтобы это стало для всех очевидной истиной. Можно только надеяться, что явление расширения Вселенной не будет иметь такую же судьбу. Это указывает на принципиальную невозможность конечности космологического возраста Вселенной, как в прошлом, так и в будущем а, тем самым, на невозможность, как зарождения из «ничего», так и расширения в «никуда» Вселенной. Концепция же Большого Взрыва Вселенной базируется на использовании в космологии вместо метрически однородной шкалы экспоненциальной шкалы космологического времени, которая в любой момент времени бесконечно далёкому прошлому сопоставляет один и тот же конечный промежуток времени, равный обратной величине постоянной Хаббла. Влияние пространственной неоднородности абсолютного значения скорости света на пространственную неоднородность частоты взаимодействия элементарных частиц вещества частично компенсируется неоднородностью деформации элементарных частиц в абсолютном пространстве. Это приводит к кривизне собственного пространства вещества и требует введения такого понятия как фотометрический радиус, значение которого определяется через собственное значение площади сферической поверхности и не равно метрическому значению расстояния вдоль радиуса поверхности. В сильном гравитационном поле, как показывает решение уравнений гравитационного поля ОТО, изменение значения фотометрического радиуса при продвижении к центру сферически симметричного тела может быть не монотонным. Сначала оно будет уменьшаться до своего минимума, а затем начнет возрастать. Это решение соответствует сферически симметричному полому телу с зеркально симметричным собственным пространством и множеством центров тяжести в точках срединной сингулярной сферической поверхности, которая концентрична внешней и внутренней граничным поверхностям тела. При нулевом значении космологической постоянной подобная конфигурация собственного пространства состоит из двух асимптотически евклидовых полупространств, соединенных узкой горловиной. Эта конфигурация впервые получена Фуллером и Уилером, исходя из геометродинамической модели массы. При ненулевом значении космологической постоянной внутреннее пустое пространство массивного астрономического тела ограничено фиктивной сферой псевдогоризонта будущего. В этом внутреннем пустом пространстве, которое как бы «вывернуто на изнанку» очень сильным гравитационным полем, вместо явления расширения Вселенной наблюдается явление сжатия «внутренней вселенной» и может сформироваться внутренняя планетная система. В собственных СО этих планет вогнутая в абсолютном пространстве внутренняя граничная поверхность этого астрономического тела наблюдается выпуклой, как и внешняя граничная поверхность. Ведь фотометрические радиусы орбит планет больше фотометрического радиуса этой поверхности. И только отсутствие далеких звездных систем во внутреннем пустом пространстве позволяет отличить его от внешнего пространства. Полые нейтронные звезды, по наблюдаемым признакам ни чем не отличающиеся от гипотетических черных дыр, в отличие от сплошных астрономических тел, могут иметь неограниченно большое значение массы. В их внутреннем полупространстве вместо вещества находится антивещество, так как только оно является абсолютно устойчивым при наличии наблюдаемости явления сжатия «внутренней вселенной». Нулевое значение скорости света на сингулярной срединной поверхности полого тела предотвращает катастрофическую аннигиляцию вещества и антивещества и поэтому имеет глубокий физический смысл. Нулевое же значение скорости света на внешней сингулярной поверхности черной дыры не имеет никакого физического смысла и приводит к абсурдной конфигурации ее ПВК. Внутри нее пространство одномерно, а время, наоборот, трехмерно. Непонимание того, что сфера Шварцшильда является лишь фиктивной поверхностью, ничего не ограничивающей в абсолютном пространстве (ее фотометрический радиус не равен нулю лишь вследствие принципиальной недостижимости ним нуля и бесконечности в собственных пространствах вещества), а также того, что сплошная топология астрономических тел не является единственно возможной, стали причиной длительного заблуждения о реальности существования черных дыр и о возможности многомерности времени.Еще более длительным является заблуждение о возможности путешествия в прошлое. Несмотря на явное нарушение причинности в этом случае, некоторые широко известные астрофизики не перестают мечтать о машине времени.

Философы, в отличие от физиков, всегда обращались с понятиями пространство и время более осторожно и, как правило, давали более осмысленную интерпретацию необычных результатов, как физических экспериментов, так и теоретических исследований. Однако, слишком произвольное обращение с этими понятиями не только в научно-популярной, но и в научной литературе, очевидно, притупило и их бдительность, как мы это увидим на следующем примере. В то время, как темпы процессов в объектах неживой природы более существенно зависят от внешних факторов, нежели от внутренних, темпы процессов в биологических объектах, наоборот, более существенно зависят от внутренних факторов, нежели от внешних. Это обусловлено наличием в биологических системах (как и в любых других самоорганизованных системах) гомеостаза. Обусловленное внутренними факторами патологическое ускорение метаболизма в живом организме может привести к ускорению процессов его старения, и тогда биологический возраст организма не будет совпадать с его физическим возрастом. Это может быть формальным основанием для введения собственного биологического времени организма. Однако это время является путиподобным и, следовательно, не способным образовывать ПВК; оно напрямую не зависит от внешних факторов а, следовательно, и от пространственного положения организма. Так как ФВ не обладает какими-либо особыми чисто биологическими свойствами, то живое вещество не может по-иному (нежели неживое) калибровочно деформироваться в абсолютном пространстве. На это указывает отсутствие изменения взаимного соотношения размеров объектов живого и неживого вещества при совместном их перемещении в пространстве. Поэтому живое вещество не может иметь какую-либо отдельную систему пространственных координат, преобразование которых необходимо производить при переходе к системе пространственных координат неживого вещества, что является принципиально необходимым для наделения его каким-либо особым пространством. Тем более нет никаких оснований для введения такого понятия как пространство-время живого вещества. Под не имеющими никакого физического смысла понятиями пространство-время живого вещества и пространство-время разумного вещества, очевидно, следует подразумевать такие общепринятые понятия как биосфера и ноосфера, рассматриваемые в тесной связи с их бытием (развитием). Если это так, то, изменив лишь терминологию этих понятий (например, на пространственно-временные сферы живого и разумного вещества), можно будет избежать искаженного понимания таких физических категорий и философских понятий, как пространство и время.

 

 

http://pavlo-danylchenko.narod.ru/docs/spacetime.html

(ИСО) -инерциальная система отсчета

(СТО) -специальная теория относительности

(ОТО) -общая теория относительности