Математические решения и физические следствия
Математические решения и физические следствия
Явочное предъявление математических решений и последуещее развитие их до физических следствий, отлично просматривается в логической фактуре всей теории относительности. Так обстоит дело в случае с сопровождением четырехмерных координатных сеток световыми постулатами, так происходит в общей теории относительности, когда псевдориманова пространственно-временная геометрия возводится в ранг гравитационного поля. Что дает нам таковой способ?
Положим, Эйнштейн отыскал математическое выражение, позволяющее рассматривать время в объединенном математическом обилии вместе с пространственными измерениями. Но из этого совсем не следует, что отысканное выражение в состоянии дать нам осмысленное представление о совмещении этих глубоко разных физических категорий. Если формально, уравнения специальной теории относительности ни у кого не вызывают сомнения, они, совместно с тем, ни на йоту не продвигают нас по пути осознания физической природы четырехмерного пространства-времени, снабженного световыми постулатами. Так происходит поэтому, что Эйнштейн постоянно кладет в базу собственных теоретических построений оголенные математические конструкции. В то время, как вначале следовало бы вводить адекватный понятийный контекст, и уж позже развивать его до хотимых математических следствий.
Очевидно, масштабы и уровень творческих усилий Эйнштейна таковы, что он не мог позволить для себя делать какие-либо заявления по неосторожности либо недомыслию. Но мы позволим для себя указать на некое несоответствие логики математического аппарата, задействованного в теории относительности, энштейновскому понятийному контексту.
Как понятно, ключевое уравнение специальной теории относительности в самом общем виде пишется последующим образом:
S2 = (сЬУ — (х2 + у2 + r2) (3.1)
Считается, что происхождение уравнения (3.1) обусловливается существованием четырехмерных пространственно-временных координатных систем. Подобные координатные системы появляются в результаты состыковки 3-х пространственных координатных осей с еще одним — четвертым временным измерением. Геометрия, в какой расстояние меж 2-мя точками определяется при помощи уравнения (3.1), называется геометрией Минковского. Геометрия Минковского является выражением совмещенной пространственно-временной топологии, так как вместе с пространственными расстояниями она содержит в себе промежутки времени. Именно потому считается, что теория относительности — это теория движения вещественных объектов в четырехмерном пространстве-времени, в отличии от ньютоновской механики, описывающей движение в пространстве и времени взятых по отдельности.
Разумеется, что правая часть уравнения (3.1) составлена из 2-ух значительно автономных физических аргументов. Заурядно, 1-ый член правой части этого равенства, имеется в виду (сё)2, отождествляется с временной координатной осью. 2-ой член, соответственно (х2+у2+г2), связывается с совокупой 3-х пространственных измерений. Разность этих 2-ух членов-аргументов дает решение для некоторого четырехмерного пространственно-временного интервала заключенного меж 2-мя контрольными точками на траектории перемещения пробного тела. В подавляющем своем большинстве, исследователи связывают выражение (сё)2 с четвертым временным измерением. Ученые поосмотрительней, называют (сё)2 «мнимой временной координатой».
Меж тем, если направить внимание на размерность (сё)2, которая есть — м-сек/сек, то складывается уверенность, что это выражение ни в коем случае не должно отождествляться с одним только координатным измерением. Координатной осью, в серьезном предоставлении, может выступать поочередный ряд точек в пространстве, либо моментов во времени. Размерность же (сё)2 такая, что более естественно и справедливо рассматривать это выражение, как некоторую доныне невыявленную трехмерную функцию, которая развернута в соответственной трехразрядной координатной системе, несущей на собственных осях разметку м-сек/сек.
Степень осознания физической природы выражения сО2, нереально переоценить, так как конкретно в этом аргументе сосредоточена вся релятивистская сущность теории относительности. Когда мы отождествляем это выражение с одной только координатной осью и называем ее «четвертой координатой», допускается очень обидная некорректность. Именовать, конечно, можно все что угодно и, как угодно, но мы должны стремиться оперировать определениями, отражающими действительный нрав исследуемых явлений. В этом смысле, все известные рассуждения о «четвертой» либо «мнимой» координатной оси в уравнениях теории относительности, представляются совсем неудовлетворительными. Для того, чтоб согласиться с одномерной трактовкой топологии выражения (сё)2, нужно, как минимум, попробовать отыскать разъяснение метрической трехразрядности этому экзотическому координатному измерению, вытекающей из его размерности. А если все-же, следуя непредвзятой логике, согласиться с тривиальной трехразрядностью метрической структуры выражения сО2, нужно попробовать узнать, что все-таки на самом деле стоит за этим загадочным аргументом знаменитого уравнения Германа Менковского.
Так случилось, что теория относительности не стала развиваться по пути адекватного чтения настоящей топологии выражения (с,1)2 и, соответственно, адекватного чтения подлинной метрики всего равенства (3.1). Мы продолжаем воспользоваться этим уравнением, принимая его, как эквивалент для определения интервала в предполагаемом четырехмерном геометрическом обилии, позволяющий устанавливать математическую зависимость результатов относительного движения. Но, все пробы представить мировую геодезическую линию в эйнштеновском четырехмерном пространстве-времени, представить ее образно, либо графически, никогда не заканчивались фуррором.
Нет нужды обосновывать, что отсутствие ясного представления об настоящей топологии избранного нами математического способа, значительно ограничивает его познавательную ценность. Так обычная, одномерная трактовка метрической структуры выражения (сё)2 — не просто логически несовершенна. Чтение уравнения Менковского в схожем геометрическом выражении, непременно препятствует дальнейшему развитию самой теории относительности. К тому же свидетельствуют, полностью недвусмысленно, о суровой недостаточности теоретического понятийного арсенала, задействованного в ее обиходе. И неувязка тут, не в ограниченности нашего воображения, как говорят другие создатели. Проблема, сначала, в концептуальной несостоятельности смыслового обеспечения воссоздаваемой нами картины кинематики движения.
Когда Эйнштейн принялся за построение общей теории относительности, призванной обрисовывать неравномерное движение, а заодно решать делему гравитационных взаимодействий, оказалось, что природа глобального тяготения еще больше тесновато увязана с геометрическими качествами пространства-времени. Такая связь со всей уверительностью обозначилась в принципе эквивалентности, устанавливающем полную идентичность инертной и гравитационной массы. Мысль существования искривленного пространства-времени максимально обострила делему нахождения адекватного физического вида, для этой непременно беспристрастной действительности. Сделалось просто неловким ограничиваться одними только математическими координатными сетками. Ведь речь шла о глобальных физических силах и взаимодействиях, за которыми должен стоять некий базовый физический фактор.
Отсутствие адекватного смыслового заполнения при интерпретации топологии четырехмерного пространства-времени в специальной теории и откровенная несостоятельность в вопросе разъяснения физической природы световых постулатов, безизбежно трансформировались в понятийный контекст общей теории относительности. Тут понятийная недостаточность выстроилась неодолимым препятствием на путях установления реального физического статуса категории «искривленное пространство-время» и определения ее роли в реализации гравитационных взаимодействий. В этой вопрошающей обстановке, создателю теории относительности казалось наиболее целесообразным прибегнуть к идее существования гравитационных волн. Идее, на поверку только подчеркнувшей и усугубившей несостоятельность эйнштейновского понятийного арсенала.
По правде, складывается странноватая и совсем ненужная двойственность. Если искривленное четырехмерное пространство-время — это беспристрастная действительность, призванная обеспечивать глобальное тяготение, тогда при чем тут гравитационные волны? С другой стороны, если гравитационные волны — это беспристрастная действительность, которая способна вызывать глобальное тяготение, тогда к чему искривленное четырехмерное пространство-время? Эта самая зыбучая двойственность в описании природы гравитационного поля служит верным знаком неблагополучия наших представлений о происхождении глобального тяготения.
Схожая многосмысленная трактовка обстоятельств гравитационных взаимодействий, обоснована тем обстоятельством, что воззвание создателя теории относительности к псевдоримановой геометрии не подкреплялось надежным понятийным сопровождением. Для нас так и не сделалось легкодоступным, с помощью каких реальных средств реализуется искривление четырехмерного пространства-времени. А как следует, нам по сю пору непонятна природа происхождения метрического тензора в уравнениях общей теории относительности.
Нельзя не увидеть, что сама по для себя теория относительности ничем не должна гравитационным волнам. Она прекрасно работает и без их существования. Неувязка заключается в том, что базовая физическая теория не может быть совершенной, не имея под собой надежной понятийной основы. Так, за формулировкой «искривленное четырехмерное пространство-время» должно стоять не просто математическое обилие, да и реально действующий физический фактор. Нельзя же, по правде, с полной серьезностью рассуждать об искривленной пустоте. Отсутствие настоящего смыслового эквивалента для искривленного пространства-времени провоцировало создателя теории относительности к поиску дополнительных понятийных средств, способных заполнить многофункциональную дефицитность его теоретического арсенала. Эйнштейну представлялось, что таким вспомогательным средством могут быть гравитационные волны, безуспешные поиски которых длятся до настоящего времени.
Создается воспоминание, что Альберт Эйнштейн, провозгласив искривленное пространство-время физической реальностью, сам удивился собственному открытию и, вроде бы усомнившись в нем, срочно стал сочинять гравитационные волны, чтобы сохранить обычное, «электромагнитное» лицо для собственной общей теории относительности. Ведь воззвание к услугам гравитационных волн является ничем другим, как прямым откатом к лоренцсвским эталонам в определении понятийного статуса категории «пространство».
Лоренц считал, что меж вещественными частичками, носителями электронных зарядов, находится пустое пространство, способное работать как носитель электромагнитного поля. Электрическое поле может быть, а может и не быть в пустом пространстве, но пустое место бывает всегда. Его можно заполнить либо освободить электромагнитным полем, в полном согласовании с кантовской дефиницией об абсолютном и относительном пространстве. С той только различием, что относительное место стало называться полем. Тот же синдром двойного эталона отлично просматривается за мыслью существования гравитационных волн. Мыслью предусматривающей наличие томных масс — носителей гравитационных зарядов, и поболее широкого пустого места, в каком могут распространяться исходящие от этих зарядов гравитационные волны. Под каким углом ни рассматривай, но догадка существования гравитационных волн очевидно пародирует электрическую теорию, предполагающую наличие 2-ух пространственных планов — абсолютного и относительного.
Меж иным, поведение маятника в опытах Фуко напрочь дискредитирует идею существования гравитационных волн, по аналогии с электрическими. Мы знаем, что при вращении источника электрического поля на собственной оси, совместно с генерируещей массой крутится исходящее от нее силовое поле. Стало быть гравитационное поле Земли, аналоговое электрическому, должно крутиться совместно с массой планетки. Но поведение маятника Фуко свидетельствует об оборотном. Опыты свидетельствуют, что Земля вправду крутится на собственной оси, но это не приводит к вращению гравитационного поля. Если б гравитационное поле крутилось совместно с массой Земли, то линия движения качания маятника Фуко оставалась бы постоянной относительно поверхности нашей планетки. Из чего безизбежно следует, что природа гравитационного поля не имеет ничего общего с природой электрического поля.
Итак, мы лицезреем, что «ахиллесовой пятой» для теории относительности, остается понятийная дефицитность ее пространственно-временных аргументаций. Очень уж абстрактными, очень отстраненными от реальных физических представлений, выступают в ней эти основополагающие категории мироздания. К тому же, достаточно неладно обстоит дело с декларируемой одномерностью выражения (сё)2, которое является главным звеном релятивистких уровне-ний движения.
Было бы неправильным полагать, как будто истинное теоретическое исследование, отстаиващее библейскую версию сотворения мира, ставит собственной целью подменить либо совсем отвергнуть теорию относительности. Магистральная линия нашего изложения лежит только на путях углубления релятивистской теории движения. Но не за счет усложнения ее математических решений, когда идет поиск более утонченных геометрий, ведущих к вскрытию более сложных координатных систем. Этот процесс, в сути, не имеет конца. При желании, всегда можно отыскать желаемую траекторию движения, которая не разворачивается на уже известный класс коррдинарных систем, что тянет за собой возникновение новых пространственно-временных многообразий. Эффективную перспективу, для развития теории относительности, мы связываем с работой над ее коренным уравнением (3.1).
Забегая, несколько, наперед можно сказать, что мы рассмотрим известное уравнение Германа Минковского в сигнатуре, которая позволит представить опорный член этого равенства, имеется в виду (сё)2, в виде трехмерной функции, соответственной размерности данного выражения. В противоположность принятого, как нам представляется, недопустимого отождествления метрической структуры (с1)2 с одной только координатной осью. При чем создадим это не в традиционной манере, когда предлагается усложнять пространственно-временную геометрию теории относительности в сигнатуре (4 + М). Где 4 — это четырехметрная координатная система теории относительности, а ЛГ — дополнительные координатные измерения. Мы осуществим привязку уравнения (3.1) к действенной и стопроцентно поддающейся аналитическому контролю сигнатуре, котороя удовлетворяет размерности всех членов-аргументов, задействованных в этом равенстве. Это позволит ввести в теорию относительности квантовые закономерности и конструктивно расширить ее познавательные способности.
Приступая к изложению истинной, квантово-релятивист-ской теории относительного движения, мы будем придерживаться исторического контекста становления современных представлений о механике движения, потому начнем строить свои рассуждения с анализа результатов тестов по обнаружению эфирного ветра. Нам представляется, что к безусловным выводом по итогам этих тестов, можно отнести указания на принадлежность околоземного пространства к наблюдаемой вещественной субстанции. Ведь если пространство конкретно принимает участие в опытах и поддается процедуре регистрации (о чем свидетельствуют световые постулаты), то такое место принимается материальным по определению. Оно выступает в качестве контролируемой физической действительности, вместе с вещественными объектами вещества. Тут мы придерживаемся бесспорной уверенности, что наблюдаемость, в конечном счете, означает материальность.
Коль скоро место проявляет себя, как некоторая материальная среда, пред нами появляется неувязка установления нрава отношений меж таким местом и веществом. Эти дела должны естественным образом отличаться от демокритовского присутствия вещества в пустоте. Нам, к примеру, нужно научиться отличать вещество от места. Научиться проводить разграничение меж этими вещественными формообразованиями. В предшествующей главе мы показали предполагаемый нрав взаимоотношений меж местом и веществом на примере закрытой физической системы «вода-лед». Дальше, необходимо выстроить совсем необыкновенную механику движения, позволяющую этим двум вещественным категориям отлично и непротиворечиво вести взаимодействие в процессе движения. Ведь одно дело, когда объекты вещества передвигаются в пустом демокритовском пространстве, и совершенно другое — когда движение реализуется в вещественной среде. Скажем, движение инерциального толка, подразумевающее прямой перенос вещества из одной области места в другую, сталкивается в новейшей ситуации с известными трудностями. Соответственно, и качество всего свода физических закономерностей, управляющих жизнью мироздания, должно быть скорректировано под условия нрава отношений меж материальным местом и веществом.
Как ранее говорилось, согласно принятой нами принципиальной установки для вещественной атрибутации основополагающих категорий мироздания, отношения меж местом и веществом достаточно наглядно иллюстрирует физическая система «вода-лед». Вода, также как и лед, по собственному вещественному содержанию является огромным набором обычных молекул Н20. Только разница температурно-энергенических уровней, меж молекулами воды, позволяет нам проводить четкую грань, разделяющую эти два вида вещественных формообразований.
Борис Дмитриев