Пространственно-временной континуум
Пространственно-временной континуум ЧТО ТАКОЕ Индивидуальный ПРОСТРАНСТВЕННО — ВРЕМЕННОЙ КОНТИНУУМ
Предположение о том, что за категорией «пространство» должна стоять, некоторая универсальная вещественная субстанция, само по себе не ново. В первый раз об этом серьезно задумались, когда были обнаружены волновые характеристики света. Реализация волновых процессов подразумевает наличие некоторой физической системы либо среды, способной приходить в состояние волнового возмущения и нести на для себя энергию. В согласовании с этими представлениями, волновые признаки света более естественным образом объясняются существованием особенного рода светоносного эфира, являющегося выражением определенных параметров вещественного места и обеспечивающего процесс распространения световых волн. Длительное время мысль светоносного эфира занимала крепкое место в теоретических рассуждениях, и казалось, что остается только закрепить ценность этой догадки при помощи дополнительных экспериментальных наблюдений. Выдвигались разные, в большинстве случаев достаточно неловкие, модели «газообразного» либо «желеобразного» состояния эфира, что соответствовало продольному либо поперечному нраву происхождения световых волн.
Мы отлично осознаем, что мысль светоносного эфира сообщает физическому месту свойства беспристрастной реальности, которые должны поддаваться наблюдению и регистрироваться вместе с вещественными объектами вещества. В таком случае, движение должно рассматриваться не только лишь, как видимое перемещение вещественных объектов друг относительно друга, да и как поддающееся контролю перемещение вещественных объектов относительно наблюдаемого пространства, выступающего в роли светоносной среды. В этой ситуации полностью закономерными представляются пробы рассматривать вещественное место, как абсолютную недвижную систему отсчета, относительно которой справедливо проводить различные измерения и наблюдения. В конце прошедшего века ни у кого не вызывало сомнения, в том числе и у физиков-экспериментаторов Майкельсона и Морли, что земные приборы должны регистрировать скорость поступательного движения нашей планетки (по собственной орбите вокруг Солнца) относительно светоносного места.
Будучи приверженцами идеи светоносного эфира, эти ученые наделяли абсолютное место некими гипотетическими качествами, позволяющими месту приходить в состояние волнового возмущения и работать, как механическая светопередающая среда. Из чего неизбежно следовало, что скорость прохождения светового сигнала у поверхности Земли должна быть неодинаковой в разных направлениях и зависить от ориентации полета планетки в абсолютном светоносном пространстве. Другими словами, должно производиться обычное правило сложения скоростей, учитывающее скорость распространения света в гипотетичном эфире и скорость полета нашей планетки относительно свето-несущего места. Ожидалось, что в итоге сравнения сумм этих скоростей но разным фронтам, удастся вывести абсолютную скорость полета Земли относительно недвижного светоносного места Вселенной.
Когда Майкельсон и Морли решили провести свои знаменитые опыты по обнаружению эффекта эфирного ветра, они, нужно считать, в большой степени были воодушевлены фуррорами опытов Фуко. Эти опыты позволяли лабораторным методом следить вращение Земли на собственной оси. Если удавалось при помощи земных устройств регистрировать результаты такового вращения, казалась полностью закономерным следить движение нашей планетки относительно абсолютного светоносного места, фигурирующего в качестве универсальной системы отсчета. Имея в виду, что Земля летит вокруг Солнца по собственной орбите со скоростью около тридцати км за секунду.
Ученые искрометно подготовили и выполнили серию остроумных тестов, которые, как представлялось, должны были зарегистрировать наличие эфирного ветра. Велико же было разочарование естествоиспытателей, когда их приборы отказались выдавать ожидаемые результаты. Скорость прохождения световых сигналов по всем фронтам оставалась постоянной. Будто бы, Земля сохраняет состояние покоя относительно светового эфира и нет никаких признаков эффекта сложения скоростей. Отрицательные результаты экспериментов по регистрации эфирного ветра привели научную идея в глубочайшее замешательство. Очень настоятельно требовалось введение в научный обиход активной пространственной вещественной среды, способной делать вол-нообразующую функцию (в свете все более ярко проявляющейся волновой природы физики микромира). И, естественно, очень уж хотелось иметь надежную универсальную систему отсчета, связанную с мировым пространственным и временным каркасом. Всеобъемлюющую систему отсчета, на фоне которой комфортно было бы разворачивать глобальную картину мира вокруг нас из хоть какой точки Вселенной. Но непреодолимая логика результатов экспериментальных данных всячески препятствовала выполнению этих, как казалось, полностью обоснованных ожиданий.
Обстановка, все же, добивалась принятия каких-либо отлично применимых разъяснений. Ведь отрицательные результаты тестов — это тоже типичный результат и, как всякий результат, он нуждается в соответственных комментариях. Нужно сказать, что мы тотчас заблуждаемся, превознося в науке роль опыта. По истине судьбоносные решения принимаются не тестами, как такими, а объяснительными сопровождениями к ним. И тут, как повсюду в людской деятельности, находятся заинтересованные стороны. Одно и то же событие, либо явление, они могут интерпретировать комфортным для собственного миропонимания образом, отвечающим личным творческим устремлениям. Последнее сполна проявилось в дебатах по итогам экспериментов Майкельсона-Морли.
В этой связи зададимся вопросом, на каком основании Альберт Эйнштейн, по итогам тестов не подтвердивших наличие эфирного ветра, сделал категорическое заявление — как будто никакого светоносного эфира в природе не существует и быть не должно. Ведь схожий вывод по сути не таковой уж и неоспоримый, как может показаться на первый взор. Майкельсон и Морли поставили впереди себя конкретную задачку, заключающуюся в попытках регистрации эффекта эфирного ветра. Опыты, как оказывается, дали отрицательные результаты. Другими словами они верно зафиксировали, что никакого эфирного ветра у поверхности нашей планетки не наблюдается. Вот, фактически говоря, в чем заключаются и чем ограничиваются вправду неоспоримые выводы по итогам комментируемых тестов. Эйнштейн же произвольно развивает это положение и совершает никак не безупречный с логической точки зрения шаг. Он заявляет, что если нет эфирного ветра, то нет и не может быть никакого светоносного эфира. Формально в данном случае сработала порочная практика, когда берет верх узнаваемый принцип: «если факты против нас, то тем ужаснее для фактов».
По правде, задумаемся, а почему Эйнштейн так неразрывно увязывает меж собой существование светоносного эфира и эффект эфирного ветра? Ведь эти, полностью самостоятельные физические аргументы, могут иметь и независящее самовыражение. Сама по для себя, мысль существования светового эфира, совсем не должна конкретным образом приводить к эффекту эфирного ветра. Нам понятно, что для возникновения эффекта эфирного ветра нужно серьезное выполнение 2-ух принципных критерий. Во-1-х, наличие светоносного эфира и, во-2-х, наличие пары относительных скоростей (неизменной скорости распространения светового сигнала в пустоте и своей скорости полета Земли относительно светонесущего места). Невыполнение любого из 2-ух неотклонимых критерий приводит к отрицательным результатам тестов по обнаружению эфирного ветра. Эйнштейн строил свои рассуждения более обычным методом, вроде бы лежащим на поверхности. Он представил, что эфирного ветра нет за отсутствием светоносного эфира и объявил это положение принципным условием функционирования собственной теории относительности. Но, сохраняет свою актуальность так и не получивший подабающего развития другой метод толкования результатов тестов Майкельсона-Морли. Другой вариант формулируется последующим образом: эфирного ветра нет поэтому, что отсутствует фактор наличия одной из пары относительных скоростей, являющихся неотклонимым условием для появления эффекта эфирного ветра. Другими словами, отсутствует принципно нужная скорость перемещения Земли относительно светонесущего места.
Если наша планетка в реальности обращается вокруг Солнца, из этого никаким образом не следует совершенно точно, что она перемещается относительно светоносного места. Для того чтоб утверждение: «Земля движится относительно светового эфира со скоростью 30 км в секунду», имело реальный физический смысл, мы должны уметь показать, что метрическая структура мирового светоносного эфира агрессивно связана конкретно с солнечной массой. Без выполнения этого главного требования, любые эксперементы по обнаружению эффекта эфирного ветра, не могут, и не должны приводить к положительным результатам. Но у нас нет убедительных обстоятельств абсолютизировать солнечную массу и рассматривать ее, как привелигерованный вещественный объект во Вселенной, с которым только и связана метрика светового эфира. Стало быть, нет никаких обстоятельств увязывать скорость воззвания нашей планетки по собственной орбите вокруг Солнца, со скоростью полета Земли относительно мирового светонесущего места.
Нужно отметить, что пробы устранения одной из 2-ух скоростей, обеспечивающих возможность регистрации эффекта эфирного ветра, предпринимались в науке не один раз.
Обычно, это было связано с мыслью гравитационной привязки светоносного эфира к массе нашей планетки. Предполагалось, что Земля во время полета в абсолютном пространстве, увлекает совместно с собой пространственную светоносную оболочку, подобно тому, как она увлекает в собственном движении оболочку атмосферы. Разумеется, что схожая версия устраняет фактор перемещения Земли относительно светоносного эфира и позволяет развивать контр-эйнштейновскую интерпретацию результатов тестов Майкельсона-Морли. Принципная слабость этой идеи заключается в разнообразных «технических» трудностях, возникающих в связи с реализацией модели подходящего светоносного эфира, способного передвигаться относительно абсолютного пространства совместно с массой планетки.
Меж тем сама теоретическая установка, на перемещение акцентов с абсолютного светоносного эфира в пользу персонально нацеленного светонесущего места, органически связанного с массой исследуемого объекта, находится в неплохом согласии с эйнштейновскими световыми постулатами. По сути, ничто не воспрещает представить, что каждый вещественный объект владеющий массой покоя, будь-то наша планетка, находится и ведет взаимодействие с абсолютным вещественным местом Вселенной, таким макаром, что у Земли появляется свое персанально ориентированное светоносное место. Конкретно наличие персонального, метрически связанного с центром массы нашей планеты четырехмерного пространство-времени, обеспечивает выполнение световых постулатов и препятствует возникновению эффекта эфирного ветра.
Если это положение сделать всеобщим и объявить, что не только лишь Земля, да и каждый вещественный объект обладающий массой покоя располагает во Вселенной своим персональным светоносным пространством-временем, то закон о всепостоянстве скорости света в пустоте станет неотклонимым для наблюдающего связанного с хоть каким телом отсчета. Тогда один и тот же луч света будет иметь схожую скорость для наблюдателей передвигающихся со своими устройствами друг относительно друга. Мысль существования индивидуального светоносного эфира отлично согласовывается с энштейновскими световыми постулатами, хотя и вопреки категорическим заявлениям создателя теории относительности, провозгласившего недопустимость присутствия светоносного эфира.
Естественно, наполнить идею, отстаивающую наличие персонального светоносного пространства-времени, определенным физическим содержанием и развить ее до базовых, в том числе и математических следствий, куда как труднее, ежели избранный Эйнштейном путь отрицания светоносного эфира. Все же мы безотступно подчеркиваем, что многократно подтвержденные результаты тестов по обнаружению эфирного ветра, в принципе позволяет разрабатывать контр-эйнштейновскую теорию движения, не вступающую в противоречие с присутствием светоносного эфира. Ниже мы покажем, что схожая, выскажемся так, эфироприемлемая концепция кинематики движения содействует выведению теории относительности на более содержательный уровень, позволяющий использовать в ее орбите квантовые закономерности.
Как мы уже гласили, на момент построения специальной теории относительности, призванной обрисовывать инерциальное состояние физических систем, вокруг атрибутации категории «пространство» сложилась очень противоречивая ситуация, в связи с плодами тестов Майкелсона-Морли. С одной стороны, опыты верно продемонстрировали, что никакого эфирного ветра нет. С другой стороны, эти же опыты очевидно указывали на принадлежность околоземного места к наблюдаемой вещественной субстанции, ибо исследуемое место распологало набором определенных физических параметров. Последние были лаконически сформулированы Эйнштейном в его световых постулатах. Должно быть понятно, что вне вещественной атрибутации световые постулаты смотрятся, как умственные призраки, потому мы просто должны отнести околоземное пространство, снабженное световыми постулатами, к наблюдаемой вещественной субстанции. В итоге, выстроилась очень ответственная проблема — или следовало отрешиться от идеи светоносного эфира, или для околоземного места требовалось отыскивать такое теоретическое понятийное сопровождение, которое соединяло воединыжды внутри себя, казалось бы, взаимоисключающие характеристики. Так как воображаемое нами околоземное место должно работать в режиме световых постулатов и, как следует, поддаваться вещественной атрибутации. В то же самое время, воображаемое нами пространство должно исключать явление эфирного ветра.
В этой очень противоречивой обстановке, Эйнштейн, как понятно, не пошел по пути нахождения для околоземного места адекватного физического вида, удовлетворяющего результатам тестов Майкельсона-Морли. Он решил упростить ситуацию при помощи отказа от самой идеи светоносного места. Но, отказавшись от идеи светового эфира и не предложив взамен никакой сколь угодно приемлимой кандидатуры, для атрибутации снабженного световыми постулатами околоземного места, создатель теории относительности поставил себя в только сложное положение.
Ему ничего не оставалось, как перевести решение этого в большей степени физического вопроса в математическую плоскость. Ученый накинул на околоземное пространство четырехмерную координатную сетку и стал использовать ее, как мировой пространственно-временной каркас, на фоне которого развернул картину мира вокруг нас. А чтобы математическая координатная система обрела статус, вроде бы беспристрастной действительности и вправду соответствовала результатам тестов по обнаружению эфирного ветра, Эйнштейн обязан был совершить беспримерный шаг. Он наделил математическую структуру физическими свойствами, которые были компактно сформулированы в световых постулатах.
Очевидно, нужно отдавать подабающее решительности ученого, рискнувшего возвести математическую структуру в ранг физического аргумента, но при всем этом нужно отдавать себе отчет, что схожее положение не является нормой. Подмена физических реалий математическими конструкциями, без всякого сомнения, процедура принужденная, она просит напористого поиска подлинной физической сущности, стоящей за этими абстрактными построениями, в особенности в решении фундаментальных заморочек. Тут всегда существует сокрытая опасность увода наших познаний в область искусственных ин-телектуальных сентенций. Мы, естественно, должны надеяться, что выведенные нами математические закономерности отражают реальное положение дел в внешнем мире, и могут выступать в качестве следствий наблюдаемых физических явлений. Но ни в коем случае математические конструкции не должны выступать в роли самих обстоятельств, обуславливающих конкретные физические характеристики. Так как два яблока плюс два яблока — будет, естественно, четыре яблока. Но для того чтоб скооперировать четыре яблока, необходимо сделать определенную работу, связанную, к примеру, с преодолением инерции. Сами яблоки, по команде «два плюс два», прыгают исключительно в цирке.
Спору нет, неважно какая физическая мысль, претендующая на соответствие беспристрастной действительности, должна доводится до математических следствий. Математические уравнения, при всей собственной абстрактности, владеют внутренней строгостью. Во содействии с понятийными формулировками они, вроде бы держут под контролем чистоту наших теоретических построений от может быть логического произвола. Меж тем, это положение не должно принимать формы обратной зависимости, когда математические построения возводятся в ранг физических аргументов. Методология нарочитого «вытягивания» математических структур на уровень физических реалий, без всякого сомнения, процедура принужденная. Она является прямым следствием недостатка понятийного арсенала, задействованного в современном научном воззвании.
Борис Дмитриев