Введение

Исполнилось ровно 99 лет, как 20 и 25 ноября 1915 года Гильберт и Эйнштейн написали уравнения гравитационного поля, которые составили стержень общей теории относительности (ОТО). Несмотря на столь солидный возраст, до сих пор имеется недопонимание лежащих в основе ОТО предпосылок. Последняя из попыток оспорить исходные положения ОТО попалась на глаза автору несколько дней назад [1]. Пришлось отложить исследования в области строения нуклонов и атомных ядер, и посвятить несколько недель проблеме влияния гравитационного поля на время.

Постановка проблемы

Вопрос об изменении темпа хода времени в гравитационном поле действительно является ключевым в ОТО. Необходимо получить четкий ответ на вопрос: «Замедляется или ускоряется время в области пространства, где имеется поле тяготения?». Ясно, что исчерпывающий ответ может быть получен только в том случае, если будет установлена природа, как самого времени, так и гравитационного поля. Выявив природу времени и тяготения, можно будет определить темп хода времени в поле тяготения.

Цель работы

Данная работа имеет своей целью предложить новый подход к обоснованию исходных положений ОТО, раскрывающий природу пространства, времени, тяготения. Этот подход основан на проективной картине мироздания, согласно которой материальный мир является производным от субстанции, которая имеет математическую форму проективного пространства и задает свойства, как пространства-времени, так и материи, включая свойство частиц материи создавать поле тяготения.

Содержание работы

Работа включает в себя 3 раздела.

В первом разделе приведено описание природы времени и пространства в рамках проективной картины мира. Во втором разделе изложено проективное понимание природы материи и тяготения. В третьем разделе предложено возможное решение проблемы измерения скорости течения времени в гравитационном поле.

В приложении дано новое объяснение ускоренного расширения Вселенной, как следствия непрерывного увеличения скорости света.

I. Время и пространство в проективной картине мира.

В большинстве работ автора, опубликованных на сайте «Академия Тринитаризма» [2], проводится идея, что субстанция мироздания представляет собой проективное пространство в 3-х разновидностях: вещественное, комплексное и кватернионное.

Комплексное и кватернионное проективные пространства создают дополнительные измерения пространства-времени и обуславливают существование слабого и нелокального взаимодействий, а также наличие 3-х семейств частиц материи.

Вещественное проективное пространство (RP³) играет определяющую роль для описания движения частиц материи. Данное пространство имеет смысл расширенного пространства скоростей (скорость – это интенсивная величина, характеризующая движение безотносительно к понятиям пространства и времени).

В отличие от пространства скоростей специальной теории относительности (СТО), скорости 0-мерных элементов (точек) субстанции не ограничены скоростью света и могут принимать любые значения, включая бесконечность. Скорости +∞ и -∞ считаются тождественными (это характерная особенность именно проективного пространства).

При обычном построении СТО, исходными понятиями являются пространство и время. Определяются единицы измерения пространственных и временных интервалов, и задачей СТО объявляется установление соотношений между этими единицами в разных системах отсчета (нахождение преобразований Лоренца). Однако имеется иной путь получения преобразований Лоренца и всех остальных результатов СТО: принять в качестве исходного элемента мироздания субстанцию в виде проективного пространства и само существование пространства-времени, равно как и все его свойства, получить в качестве следствия эволюции субстанции.

Исходное состояние пространства-времени представляет собой 4-мерное аффинное пространство, ассоциированное с RP³-пространством. Данное 4-мерное пространство строится на основе тех же самых аффинных координат (х⁰, х¹, х², х³), с помощью которых описывается RP³-пространство. Каждая точка RP³-пространства выражается через аффинные координаты следующим образом: v¹ = х¹/х⁰, v² = х²/х⁰, v³ = х³/х⁰.

Примечание. Сам вид этих соотношений указывает на то, что RP³-пространство может иметь физический смысл пространства скоростей.

Четыре аффинные координаты описывают проективное пространство взаимно однозначно, если координаты являются однородными, т.е. значения всех 4-х координат, отличающиеся на произвольный множитель, соответствуют одной точке RP³-пространства. Пространственно-временные координаты не обладают свойством однородности, однако это свойство проявляется в существовании закона инерции.

Закон инерции был открыт Галилеем и Декартом. Затем Ньютон положил этот закон в качестве исходного постулата («первого закона») в своих «Математических началах натуральной философии». Согласно закону инерции, частицы материи, на которые не действуют другие частицы (точнее, таким воздействием можно пренебречь), сохраняют состояние прямолинейного равномерного движения.

Прямолинейное равномерное движение совершается вдоль прямых линий пространства-времени. Каждая прямая получается путем умножения всех 4-х координат любой точки на множитель, принимающий все значения. Это означает, что каждая прямая в пространстве-времени представляет собой одну точку RP³-пространства. В отсутствие внешних воздействий, частицы сохраняют положение в определенной точке субстанции, – именно по этой причине частицы обладают способностью сохранять состояние равномерного прямолинейного движения, что находит отражение в законе инерции.

На данном этапе свойства пространства и времени одинаковы: это наборы всех возможных чисел, описывающих математическую форму субстанции в виде проективного пространства. Единственное различие заключается в том, что временная координата располагается в знаменателе и имеется в единственном числе, а пространственные координаты находятся в числителе и их количество равно трем. На этой стадии пространство и время различаются лишь размерностью:

3-мерность пространства и одномерность времени являются следствием того, что субстанция мироздания имеет форму 3-мерного проективного пространства.

На следующей стадии, произошло выделение одной из плоскостей RP³-пространства, которая стала бесконечно удаленной плоскостью. Данное выделение означает преобразование RP³-пространства в аффинно-проективное пространство.

Бесконечно удаленная плоскость описывается уравнением х⁰ = 0. В 4-мерном аффинном пространстве это уравнение описывает гиперплоскость, которая представляет собой 3-мерное физическое пространство. Данная гиперплоскость разделяет 4-мерное пространство-время на 2 несвязанные части: х⁰ > 0 и х⁰ < 0. Эти области разделены непреодолимым барьером из бесконечно удаленных (недостижимых) элементов субстанции, поэтому отсутствует непрерывный путь из области х⁰ > 0 в область х⁰ < 0.

Невозможность изменения знака временной координаты означает необратимость времени.

Выбор знака одной из 2-х сторон гиперплоскости х⁰ = 0 приводит к тому, что все прямые, пересекающие данную гиперплоскость, становятся ориентированными осями. Каждая такая прямая характеризуются тем, что любой отрезок имеет ненулевое значение координаты х⁰: именно вдоль этих прямых происходит изменение временной координаты. Поэтому любая из этих прямых может быть использована для измерения времени.

Ориентированность временной координатной оси равносильна направленности времени.

В совокупности 3 свойства: одномерность, направленность, необратимость означают наличие свойства, которое носит название: «течение времени». Понятия: «скорость течения времени» и «темп хода времени» являются эквивалентными.

Равномерность скорости течения времени обусловлена аффинными свойствами прямых, вдоль которых происходит измерение временной координаты. На каждой аффинной прямой может быть выбран эталон длины, который можно переносить вдоль этой прямой, выражая длину любого отрезка в единицах выбранного масштаба.

По этой же причине однородными являются прямые физического пространства.

Равномерность скорости течения времени и однородность прямых в физическом пространстве являются следствием аффинности пространства-времени.

В свою очередь, аффинность пространственно-временных координат является частным случаем их проективных свойств (как координат проективного пространства).

Все точки проективного пространства равноправны, поэтому темп хода времени является одинаковым во всех точках пространства скоростей. Это означает, что скорость течения времени не зависит от перемещения в пространства скоростей (от ускорения).

Ускорение не влияет на скорость течения времени.

Устройства, измеряющие равномерную скорость течения времени, будем именовать «Часы». В Часах должны быть исключены (или – учтены) все факторы, которые могут явиться причиной того, что Часы будут показывать не равномерный темп хода времени. В частности, Часы обязательно должны быть «противоударными»: они должны выдерживать все возможные ускорения.

Любой отрезок аффинной прямой может быть принят в качестве неизменного единичного отрезка, с помощью которого можно измерить длину отрезков данной прямой. Данный масштаб естественным образом переносится на все прямые, которые параллельны данной прямой. Однако чтобы этот же самый масштаб можно было использовать для измерения расстояний вдоль других направлений, необходимо ввести метрику. Метрика представляет собой формулу, связывающую длины единичных отрезков, которые ориентированы в разных направлениях пространства. Суть СТО и заключается в установлении метрики 4-мерного аффинного пространства-времени: Пуанкаре и Минковский показали, что метрика пространства-времени является псевдоевклидовой.

Метрическая стадия эволюции пространства-времени началась с пересечения (столкновения) RP³-пространства с кватернионной проективной прямой (НР¹), которая образовалась на одной из первых стадий эволюции субстанции. НР¹-прямая является 4-мерным объектом, имеющим форму прямого произведения двух 2-мерных сфер: НР¹ ~ S² x S². Данное столкновение послужило причиной Большого взрыва.

Большой взрыв представляет собой столкновение объектов, образовавшихся в процессе эволюции субстанции: НР¹-прямой и RP³-пространства.

При столкновении, одна из двух 2-мерных сфер проникла внутрь RP³-пространства, и образовала в нем «чужеродный» объект, который ограничивает группу преобразований RP³-пространства: в группе остаются только те преобразования, которые оставляют положение этого объекта (сферы S²) в RP³-пространстве неизменным.

В теории проективного мероопределения инвариантный объект носит название «Абсолют». Положение Абсолюта в RP³-пространстве остается неизменным при всех допустимых преобразованиях пространства скоростей: точки Абсолюта выполняет функцию инвариантной скорости. Это позволяет отождествить Абсолют с множеством скоростей фотонов, распространяющихся во всех направлениях пространства.

Первичным проявлением Большого взрыва явилось рождение света.

Данная модель Большого взрыва исключает сингулярность: Абсолют (сфера S²) имеет конечный радиус, что снимает проблему бесконечной плотности энергии.

Согласно теории проективного мероопределения, сужение группы допустимых преобразований проективного пространства, обусловленное Абсолютом в виде сферы S², приводит к тому, что в области пространства, заключенной внутри сферы имеет место гиперболическая геометрия. В свою очередь, группа преобразований гиперболического пространства изоморфна группе вращений 4-мерного псевдоевклидова пространства.

Таким образом, из проективной модели строения мироздания вытекает, что пространство скоростей наделено геометрией Лобачевского, а в пространстве-времени реализуется геометрия Минковского. Проективная модель позволяет получить все основные результаты СТО, включая сам факт существования пространства-времени.

Итог раздела I: Все свойства пространства-времени являются следствием существования и эволюции субстанции в форме проективного пространства.

Итак, пространство-время является атрибутом субстанции, а не материи. Поэтому реляционная концепция пространства-времени не соответствует действительности. Материя сама является «продуктом» субстанции и в следующем разделе рассмотрен механизм рождения материи в проективной картине устройства мироздания.

II. Материя и тяготение в проективной картине мира.

Большой взрыв имел своим следствием не только образование метрики пространства-времени, но и рождение частиц материи. В результате столкновения, в RP³-пространстве произошло выделение 2-х типов объектов проективного пространства:

• замкнутые неориентированные поверхности,
  
• связки проективных прямых.
  

Связка представляет собой множество всех прямых, которые проходят через фиксированную точку пространства (центр связки). За счет выделившейся в Большом взрыве энергии, замкнутые односторонние поверхности, оказавшиеся в центре связок, соединились с составляющими связку прямыми. В результате образовались объекты, включающие в себя как связку проективных прямых, так и расположенную в центре связки поверхность. Данные объекты и представляют собой материальные частицы:

частица материи – это «центральная поверхность» + «связка прямых».

Проективная модель строения материи позволяет получить классификацию частиц материи, которая раскрывает физический смысл присущих частицам квантовых чисел.

Набор квантовых чисел относительно невелик. В него входят лептонное и адронное число; барионное число; 3 основные характеристики частицы: масса, спин, заряд; а также принадлежность частицы к одному из 3-х семейств. Рассмотрим, каким образом все эти числа появляются в проективной теории строения материи.

Тип частиц: является частица лептоном либо адроном, зависит от вида центральной поверхности. Имеется 3 простейших вида замкнутых односторонних поверхностей. Две поверхности: односторонняя сфера и односторонний тор являются центральной частью лептонов (заряженных и нейтральных), а третья поверхность: поверхность Боя служит центральной частью частиц, составляющих многочисленный класс адронов.

При этом автоматически получается, что адроны включают в себя 3 или 2 кварка. Кварк – это один из 3-х лепестков поверхности Боя вместе с долей связки прямых, которая «принадлежит» данному лепестку. Распределение связки проективных прямых по лепесткам поверхности Боя осуществляется таким образом, что доля связки прямых, которая относится к каждому лепестку, может иметь только 2 значения: 1/3 и 2/3. Поэтому существует только 2 вида кварков (нижние и верхние) с зарядами, равными 1/3 и 2/3 единичного заряда (единичный заряд определяется полной связкой прямых).

Различие барионов и мезонов объясняется тем, что в барионах ориентированные части связок прямых «принадлежат» всем трем лепесткам поверхности Боя, а в мезонах – только двум лепесткам. Вследствие этой причины, барионы содержат 3 кварка, а мезоны – 2 кварка. Вместе с тем, на каждом лепестке поверхности Боя может образовываться пара виртуальных, противоположно ориентированных частей связок проективных прямых, в результате чего образуются экзотические адроны, содержащие 4, 5 или более кварков.

Проективная модель строения адронов объясняет отсутствие «свободных» кварков. Кварки не могут существовать вне адронов, поскольку лепестки поверхности Боя не могут быть отделены друг от друга. Любая попытка «разрезания» поверхности Боя на отдельные лепестки приводит к разрушению, как самой поверхности Боя, так и лепестков. Затрачиваемая энергия преобразуется в энергию соединения замкнутых односторонних поверхностей и связок прямых (которые имеются в проективном пространстве в неограниченном количестве), что приводит к рождению новых частиц материи.

Взаимодействие электрических зарядов осуществляется посредством обмена отрезками проективных прямых, выполняющих функцию виртуальных фотонов (сами RP¹-прямые имеют физический смысл электрических силовых линий). В свою очередь, такой обмен осуществляется благодаря тому, что каждая RP¹-прямая вращается в направлении своей ориентации. В зависимости от этой ориентации, обмен осуществляется либо через бесконечно удаленные точки RP¹-прямых, либо – в конечной области. В обоих случаях обмен приводит к отталкиванию, но в первом случае частицы отталкиваются «через бесконечность», что в конечной области проявляется как притяжение. Первый случай имеет место для разноименных зарядов, а второй – для одноименных.

Знак электрического заряда определяется ориентацией составляющих связку проективных прямых. Если прямые связки ориентированы в направлении от поверхности к бесконечности, то заряд является положительным, а если в противоположном направлении – отрицательным. Таким образом, проективная модель решает 2 давно забытые проблемы (не решенные квантовой электродинамикой):

• почему существуют электрические заряды, и эти заряды имеют только 2 знака?
  
• почему заряды одного знака отталкиваются, а разноименные – притягиваются?
  

Наличие зарядов 2-х знаков обусловлено тем, что связки RP¹-прямых имеют 2 ориентации, а знак взаимодействия определяется способом сложения этих ориентаций. Калибровочная группа электромагнитного взаимодействия – это группа преобразований RP¹-прямой: электромагнитное взаимодействие осуществляется благодаря реальному вращению RP¹-прямых, связывающих в RP³-пространстве любую пару зарядов.

Спин частиц обусловлен наличием у составляющих связку RP¹-прямых момента количества движения. Каждая RP¹-прямая имеет форму окружности, охватывающей всю Вселенную (все RP³-пространство). Вращение данных прямых и порождает спиновый момент количества движения (при этом сами поверхности частиц не вращаются). «Линейная плотность энергии (массы)» RP¹-прямой чрезвычайно мала, однако за счет большого радиуса данной окружности, момент количества движения RP¹-прямой имеет конечную величину, численно равную половине постоянной Планка.

Когда частица попадает в область пространства, в котором имеется выделенное направление, одна из входящих в состав связки RP¹-прямых (а именно, прямая, которая лежит в плоскости, перпендикулярной выделенному направлению) также оказывается выделенной. Момент количества движения данной RP¹-прямой и представляет собой проекцию спина на выделенное направление.

Масса частиц является свойством, как связки прямых, так и центральной поверхности. Наличие поверхности приводит к тому, что входящие в состав связки прямые искривляются, вследствие чего изменяется величина натяжения данных прямых. Благодаря этому натяжению, частицы обладают способностью сопротивляться изменению положения внутри субстанции, что проявляется в наличии массы. Каждому виду поверхности соответствует своя собственная величина натяжения, поэтому каждый тип частиц имеет свое особое значение массы.

Существование частиц, принадлежащих трем семействам, объясняется тем, что на одной из стадий эволюции субстанции, в ней выделился объект, имеющий форму (СР³\СР¹)-пространства. Данное пространство является 3-связанным, поэтому существует 3 различных пути прохождения проективных прямых внутри (СР³\СР¹)-пространства. Связки проективных прямых разных топологических классов (проходящих по разным путям) порождают 3 семейства частиц. Частицы разных семейств отличаются величиной натяжения своих связок, что проявляется в различии масс частиц 3-х семейств.

Рассмотрим, каким образом проективная модель объясняет природу гравитации.

Согласно проективной модели, природа тяготения заключается в искривлении пространства скоростей. Данное искривление создается каждой материальной частицей, поскольку центральная поверхность каждой частицы имеет конечный размер (элементарная частица – это не математическая точка). При прохождении поверхности, прямые искривляются, следствием чего является искривление RP³-пространства.

Искривление пространства скоростей означает увеличение скорости 0-мерных элементов (точек) субстанции. В искривленных областях пространства скоростей частицы приобретают дополнительную величину скорости (ускорение) в направлении друг друга. Наличие данного ускорения и проявляется как действие силы гравитации.

Никакого особого «механизма» искривления пространства скоростей не существует. Связки проективных прямых являются элементами, как частиц материи, так и RP³-пространства, поэтому искажения связок, обусловленные конечными размерами поверхностей частиц материи, означает и искривление RP³-пространства.

Тяготение = кривизна пространства скоростей.

Искривление пространства скоростей можно описать в виде искривления пространства-времени. При этом необходимо отдавать отчет, что первичным является именно искривление пространства скоростей, а искривление пространства-времени является вторичным и имеет ограничения. Именно в учете этих ограничений пролегает различие проективной модели тяготения от модели тяготения, предлагаемой ОТО.

III. Скорость течения времени в гравитационном поле.

Основной вопрос данного раздела: что происходит с величиной («длиной») эталонных интервалов времени в гравитационном поле: уменьшаются или увеличиваются эти интервалы по сравнению с интервалами времени в областях, свободных от тяготеющих тел, или может быть, эти интервалы остаются неизменными?

Чтобы получить ответ на этот вопрос, необходимо, прежде всего, определить, каким образом будет осуществляться сравнение Часов в поле тяготения.

В качестве единственного физически удовлетворительного способа сравнения темпа хода Часов будем использовать сведение Часов в одну точку пространства. Если «циферблаты» Часов будут находиться в одном месте, сравнение показаний Часов не приведет к каким-либо погрешностям. В случае сравнения Часов, расположенных в разных точках пространства, к одной неизвестной величине: как изменился ход часов после перемещения в другую точку (это, собственно, и предстоит выяснить), добавляется неопределенность, которую будет привносить метод наблюдения удаленных часов.

Обычно для наблюдения используются световые сигналы, однако этот метод также может приводить к погрешностям: заранее неизвестно, как влияет на свет гравитационное поле. В СТО способ сравнения Часов посредством световых сигналов показал свою эффективность, однако из этого не следует, что этот способ будет успешным в областях пространства, где имеется поле тяготения. Некритическое использование данного метода сравнения Часов является одним из основных недостатков ОТО.

Итак, изменение темпа хода времени будем определять путем сравнения показаний 2-х идентичных часов в 2-х общих (начальной и конечной) пространственно-временных точках. Часы-I будем считать неподвижными и находящимися вне исследуемого гравитационного поля, а замкнутый путь в пространстве (с «погружением» в поле тяготения) совершают Часы-II. Разность длины путей этих 2-х Часов в пространстве-времени и покажет, насколько Часы-I опережают или отстают от Часов-II.

Локальные свойства пространства скоростей одинаковы, поэтому скорость течения времени в каждой точке пространства скоростей также является одинаковой. Это означает, что во всех точках пространства скоростей любые Часы, способные выдержать ускорения при переходе из одной точки в другую, идут в одинаковом темпе.

Часы, расположенные на поверхности тяготеющего тела, будут идти в том же темпе, как и любые другие Часы, покоящиеся относительно данного тела.

В гравитационном поле замедление времени все же имеет место, но это замедление имеет ту же самую природу, что в СТО, а именно: наличие относительного движения между Часами-I и Часами-II во время падения Часов-II в поле тяготения. Отличие в том, что в случае СТО замедление носит взаимный характер: каждый наблюдатель может считать, что именно его часы отсчитывают наиболее длинные интервалы времени, а истина будут выявлена после того, как будет произведено сравнение длины пути в пространстве-времени. Вследствие псевдоевклидова характера пространства-времени, наиболее коротким будет «ломанный» путь: Часы, которые будут двигаться по этому пути, и будут показывать меньшее время.

При наличии поля тяготения вопрос о том, какие Часы испытывают замедление, решается однозначно. Замедление времени имеет место для Часов, которые падают в поле тяготения. Величина этого замедления равна интегралу от релятивистского множителя, в котором скорость зависит от времени. Для движений в поле тяготения Земли величина этого интеграла чрезвычайно мала, поэтому экспериментальное обнаружение данного замедления (точнее – сдвига) времени чрезвычайно затруднительно.

Как только Часы-II придут в контакт с поверхностью данного тела, относительная скорость Часов-II и Часов-I, покоящихся «вдали» от этого тела, будет равна нулю. Это означает, что причина, которая приводила к замедлению времени для падающих Часов, перестанет действовать, и дальнейший темп хода Часов-I и Часов-II будет одинаковым.

Отсутствие (точнее – прекращение) эффекта замедления времени при достижении Часами поверхности тяготеющего тела можно рассматривать как влияние материи, образующей поверхность данного тела. Именно таким образом материя все же способна оказывать влияние на скорость течения времени (это не только функция субстанции).

Искривление пространства скоростей (и сопутствующее ему искривление времени) имеет место только до тех пор, пока Часы находятся в движении друг относительно друга. После того, как пара Часов приходит в состояние покоя, угол между временными осями этих Часов (в пространстве-времени) становится равным нулю. Это означает, что временные оси данных Часов становятся параллельными. В свою очередь, параллельность временных осей означает, что на этих осях единичные временные интервалы (масштабы временных интервалов) можно выбрать равными (конгруэнтными) друг другу.

Совсем просто можно сказать, что материальные тела не создают искривление времени «раз и навсегда» (на все времена): это искривление (замедление) проявляется только тогда, когда тело переходит из одной точки искривленного участка пространства скоростей, в другую точку. Тем самым, устраняется одно из основных заблуждений современной физики, что время вблизи гравитирующих тел замедляется.

После того, как тела приходят в состояние покоя друг относительно друга, они находятся в одной точке пространства скоростей, вследствие чего скорости течения времени для данных тел (и связанных с ними Часов) становятся одинаковыми.

Естественно, что предложенное решение проблемы измерения времени в поле тяготения нуждается в подтверждении экспериментом. Автор предлагает провести предложенный в [1] эксперимент не в высотном здании, а подземной шахте: это позволит значительно уменьшить количество внешних неконтролируемых факторов.

Заключение

Приведем несколько замечаний, которые раскрывают смысл предлагаемого решения проблемы измерения времени в гравитационном поле. Содержание первых 3-х пунктов соответствует содержанию трех разделов работы, а три последних пункта посвящены краткому обсуждению 3-х работ, которые наиболее близки данной работе.

1. Исходным постулатом является утверждение о существовании субстанции, математическим образом которой является проективное пространство. Вещественная часть субстанции представляет собой расширенное пространство скоростей, поэтому субстанцию можно рассматривать как «обобщенное движение».

Проективное пространство описывается с помощью 4-х однородных аффинных координат, которые формируют 4-мерное арифметическое аффинное пространство. Данное пространство представляет собой исходное состояние пространства-времени.

Пространство-время – это 4-мерное аффинное пространство, свойства которого отражают свойства субстанции мироздания.

Аффинность пространства-времени является следствием проективной природы субстанции (а не условным соглашением). Именно аффинные свойства пространства-времени определяет однородность пространства и равномерность течения времени.

Субстанцию можно рассматривать как «вложенную» в пространство-время, хотя в действительности первичной является именно субстанция, а пространство-время – это всего лишь числовое описание субстанции. Никакими субстанциональными признаками пространство-время не обладает: это просто набор всех возможных четверок чисел, между которыми установлены математические закономерности, отражающие наличие в пространстве-времени аффинных и метрических (псевдоевклидовых) свойств.

В силу проективного характера субстанции, для ее адекватного описания пространственно-временные координаты должны были бы обладать свойствами однородных координат. В действительности, это не так, однако «отказ» от свойства однородности компенсируется тем, что в пространстве-времени реализуется закон инерции. Суть закона инерции в том, что при равномерном прямолинейном движении частица сохраняет «субстанциональное» состояние движения в RP³-пространстве.

Существование закона инерции выявляет проективную природу субстанции, определяющей свойства движения материальных тел.

Начальная стадия эволюция субстанции характеризовалась «до-метрической» стадией существования пространства-времени: на этой стадии появились топологические свойства пространства-времени: размерности пространства и времени, ориентированность и необратимость времени. Метрическая стадия началась с Большого взрыва.

2. Большой взрыв привел не только к наделению пространства-времени псевдоевклидовой метрикой, но и к рождению частиц материи.

Частицы материи включают в себя 2 элемента проективного пространства: замкнутую одностороннюю поверхность и связку прямых. Данная модель строения материи выявляет физический смысл всех присущих частицам материи квантовых чисел.

Все квантовые числа определяются свойствами центральных поверхностей и связок, а также – способом связи этих 2-х объектов проективного пространства.

Наряду с известными типами частиц, проективная модель предсказывает существование принципиально нового класса частиц, образовавшихся в Большом взрыве во внешней области Абсолюта. Формально, эти частицы имеют скорость, больше скорости света (точки Абсолюта имеет физический смысл скорости света), однако эти частицы не являются тахионами, поскольку во внешней области Абсолюта пространство-время имеет другую метрику, а именно метрику с сигнатурой (+, +, -, -): в этом пространстве-времени имеется 2 пространственных и 2 временных измерения. Вместе с тем, данные частицы являются кандидатами на темную материю.

Тяготение является прямым следствием конечных размеров центральной поверхности, на основе которой образованы частицы материи. Это вынуждает входящие в связку прямые изгибаться, что приводит к искривлению RP³-пространства.

Данная модель исключает механизм, посредством которого частицы искривляют субстанцию. В состав частиц и субстанции входят одни и те же элементы (связки проективных прямых), которые «изначально» получаются неоднородными вследствие конечных размеров поверхностей, с которыми соединены эти связки.

Наличие в пространстве скоростей неоднородностей приводит к тому, что частицы приобретают взаимные ускорения в направлении друг друга: данные ускорения интерпретируется как наличие гравитационного поля.

Согласно проективной картине устройства Вселенной, гравитация представляет собой кривизну пространства скоростей.

Лежащей в основе материального мира и являющейся источником всякого движения субстанции целесообразно вернуть исконное наименование: «Эфир». Это будет данью уважения к древним грекам во главе с Аристотелем.

Именно субстанция в виде пространства скоростей является «Чувствилищем Бога», а не абсолютное пространство, как предполагал великий Ньютон.

Примечание. Имеется опасность, что «небезызвестная» Комиссия Академии Наук за попытку возвращения Эфира «пришьет» ярлык лженауки. Однако в этом случае Комиссии пришлось бы именовать лжеученым и Эйнштейна, который еще в 1920 году писал, что следует признать существование эфира, только не следует приписывать его точкам определенное состояние движения. Пространство скоростей как нельзя лучше удовлетворяет этому требованию: численное значение скорости любой точки пространства скоростей можно принять равным произвольной величине.

3. Все идентичные Часы в любой точке гравитационного поля идут с одинаковой скоростью. Имеется лишь небольшой временной сдвиг, обусловленный замедлением времени при перемещении между положениями данных точек в поле тяготения. После того, как перемещение завершено, и относительная скорость данной пары тел стала равна нулю, темп хода связанных с этими телами Часов становится одинаковым.

Тела, обладающие одинаковой скоростью, находятся в одной точке пространства скоростей, вследствие чего скорости течения времени для этих тел одинаковы.

Вывод об отсутствии замедления времени в поле тяготения находится в резком противоречии с ОТО, согласно которой в гравитационном поле время «течет» медленнее, чем в пространстве, свободном от гравитирующих тел. В действительности, в этом выводе нет ничего странного: гравитационное поле не может служить «материальной причиной", которая вызывает замедление времени: гравитационное поле – это не материя, а искривление пространства скоростей.

Отличие данного решения проблемы определения скорости следования временных интервалов от решения, предлагаемого ОТО, заключается в том, что замедление времени имеет место только для Часов, которые связаны с телами, падающими в поле тяготения. Причина в том, что искривляется не пространство-время, а пространство скоростей.

Другими словами, искривление пространства-времени является «динамическим»: оно существует только для движущихся тел. Как только относительная скорость Часов становится равной нулю, искривление пространства скоростей «пропадает», вследствие чего исчезает и искривление (замедление) времени.

Если бы тело продолжало двигаться с набранной скоростью (тем более, увеличивало свою скорость за счет дальнейшего погружения в гравитационное поле), замедление времени продолжало бы нарастать (именно таким образом, как это описывает ОТО). Однако рано или поздно, тело встречает преграду (в виде поверхности) и останавливается. Дальнейшего сокращения временных интервалов не происходит: замедление времени на поверхности тяготеющих тел отсутствует.

Часы, покоящиеся друг относительно друга, даже если они находятся в гравитационном поле, идут с одинаковой скоростью.

Что касается красного смещения, то это совсем другой эффект, нежели замедление времени. Красное смещение обусловлено влиянием гравитации на распространение электромагнитных волн. В соответствие с общими физическими принципами, данный эффект может быть объяснен двумя способами:

1) в корпускулярном представлении: как следствие закона сохранения энергии для квантов излучения: нулевая масса фотонов нисколько не мешает использованию этого закона, поэтому возражения авторов [3] работы неуместны,

2) в волновом представлении: как результат увеличения длины волны по мере выхода излучения из искривленной области пространства скоростей: следствием увеличения длины волны является пропорциональное уменьшение частоты излучения.

Эффект, который в ОТО носит название «замедление времени», является систематической погрешностью, которую вносит в измерения темпа хода Часов в разных точках поля тяготения, наблюдение с помощью световых волн.

Данная погрешность обусловлена тем, что при распространении электромагнитных волн «вглубь» гравитационного поля, частота излучения увеличивается. Это происходит как вследствие выполнения закона сохранения энергии, так и вследствие уменьшения («сжатия») длины волны при распространении излучения в искривленный участок пространства скоростей (с большим значением скорости). Относительно этой, более высокой частоты, частоты всех процессов «в глубине» гравитационного поля, кажутся более медленными, что можно интерпретировать как «замедление времени».

Чтобы этот (не соответствующий действительности) вывод о реальности замедления времени на поверхности тяготеющих тел привести в соответствие с экспериментом, сторонникам ОТО приходится постулировать, что частота электромагнитных волн при распространении в гравитационном поле не изменяется. Другими словами, нет ни «синего» смещения фотонов при распространении в направлении тяготеющего тела, ни «красного» смещения фотонов при распространении в обратном направлении. В этом случае действительно можно «свести концы с концами» и объяснить проверенный на опыте эффект красного смещения тем, что в поле тяготения все без исключения Часы «изначально» идут медленнее, чем в свободном пространстве.

Можно сказать, что недоразумения с пониманием «эффекта замедления времени» возникают вследствие того, что для измерения времени в удаленных точках пространства используют Часы, в которых в качестве одной из «движущихся частей» используются фотоны. В поле тяготения такие Часы (без соответствующих поправок, учитывающих влияние гравитации на распространение света) применять не целесообразно.

Примечание. Почему адепты ОТО не рассматривают Часы, работающие на измерении периода полураспада радиоактивных ядер? Ведь на них не действуют ни удары наковальней, ни нагрев до жидкого состояния, – что уж говорить о каком-то изменении высоты в поле тяготения.

4. Наиболее четко интерпретация эффекта замедления времени в рамках ОТО рассмотрена в работе [3].

В этой работе прямо утверждается, что в ОТО частота фотонов, которые распространяются в гравитационном поле, не претерпевает изменение. Как показано выше, этот вывод физически не обоснован. Особенно неубедительно выглядит использование для объяснения замедления времени эффекта Доплера. В начале статьи посвященной поведению часов в гравитационном поле, авторам еще не известно, каким образом должны вести себя в гравитационном поле эталоны длины и времени, как изменяются скорость, длина волны и частота света, а эффект Доплера уже используется. Это нелогично: без предварительного знания о том, как производятся измерение пространственных и временных величин, эффект Доплера не возможно сформулировать.

Удивительно, как редакция столь уважаемого журнала как «Успехи физических наук» пропустила статью, содержащую столь очевидный логический «ляп».

Реальное искривление пространства-времени отличается от того, которое предлагается ОТО. Пространство-время нельзя рассматривать как статическую структуру: это «динамическая» величина и искривляется только для тех тел, которые находятся в состоянии относительного движения, обусловленного их взаимным тяготением. Основная ошибка теории тяготения Эйнштейна состоит в том, что каждой точке пространства вблизи тяготеющего тела приписывается фиксированный темп хода времени независимо от того, покоятся находящиеся в этой точке Часы или свободно падают.

Грубо говоря, основное отличие предлагаемой проективной модели гравитации от ОТО заключается в ответе на вопрос: «Что первично: пространство скоростей или пространство-время?». Проективная модель отвечает «пространство скоростей», а ОТО – «пространство-время». Из этого различия вытекает различие в понимании эффекта замедления времени: в ОТО этот эффект имеется, а в проективной модели – отсутствует.

Время – это функция абсолютной и относительной скорости тела, а не пространственного положения вблизи или вдали от тяготеющего тела.

Примечание. Если согласно [3] эффект замедления времени обусловлен различным ходом Часов в разных точках пространства, то каким образом Часы узнают, насколько им нужно замедлять ход относительно Часов, расположенных в любой другой точке?

5. Исходное положение «атомной теории гравитации» предложенной авторами работы [1], состоит в том, что гравитация влияет на частицы материи, изменяя положение энергетических уровней в атомах. В этом вопросе «атомная теория гравитации» ничем не отличается от ОТО: различие лишь в том, в какую сторону происходит смещение этих уровней: в ОТО расстояние между энергетическими уровнями в поле тяготения уменьшается, а в «атомной теории гравитации» – увеличивается.

Физическая интуиция подсказывает, что оба эти утверждения не соответствуют действительности: если гравитация и может оказывать влияние на материальные объекты, то на электромагнитные волны (такое воздействие действительно имеет место), а не на частицы материи (в которых материя присутствует в более «концентрированной форме»).

В работе [1] имеются недостатки и чисто философского плана.

1. Операционалистское понимание времени: время отождествляется с процедурой его измерения. Авторы [1] утверждают, что время «не больше и не меньше» того, что измеряется атомными часами. В действительности, время существует независимо от того, измеряется оно или нет, и какими часами производится такое измерение.

2. Несоответствие использованных пусть не сложных, но длительных вычислений для объяснения столь фундаментальной величины, как скорость течения времени. Фундаментальные элементы природы должны иметь предельно простое, но не тривиальное объяснение.

Наконец, исходным мировоззренческим пунктом авторов работы [1] является принцип Маха. По мнению автора, принцип Маха является одним самых глубоких заблуждений в физике, сравнимых разве что с «оригинальной трактовкой» квантовой механики Эвереттом. Существование субстанции делает гипотезу Маха излишней.

Несмотря на эти замечания, критическая часть работы [1] выполнена с большим мастерством и предложение осуществить эксперимент по измерению скорости течения времени в гравитационном поле с использованием квантовых часов является вполне своевременным и заслуживает всяческой поддержки.

Примечание. Обращение авторов работы [1] в Академию Наук не найдет живого отклика. Нынешнее поколение академиков-теоретиков из отделения физических наук не поддержит проведение эксперимента по той простой причине, что если эксперимент покажет отсутствие замедления времени, их коллеги за «рюмкой чая» будут задавать вопросы типа: «Что же Вы, батенька, «маху дали»: не можете различать замедление времени и красное смещение, – не пора ли переквалифицироваться в управдома?».

6. Название данной работы практически совпадает с названием известной работы Пуанкаре [4], опубликованной еще в позапрошлом веке. Поэтому необходимо разъяснить, в чем состоит основное отличие данной работы от работы Пуанкаре.

Принципиальное различие заключается в ответе на вопрос: «Отражают ли измерения времени объективную реальность, или эти измерения имеют условный (субъективный) смысл?».

Пуанкаре утверждал, что часы не измеряют объективный ход времени, а являются элементом соглашения, которое выбирается по признаку удобства. Аналогичным образом Пуанкаре рассматривал пространство, утверждая, что единицы длины всегда будут выбираться таким образом, чтобы геометрия физического пространства была евклидовой.

Эти утверждения показывают, что являясь величайшим математиком всех времен и народов, Пуанкаре был «никудышным» физиком. Имея «на руках» определение одновременности, принцип относительности, вид группы преобразований координат пространства и времени, установив псевдоевклидов характер метрики пространства-времени, Пуанкаре не стал создателем теории относительности.

Наиболее вероятной причиной стало не признание за процедурой измерения времени объективного физического смысла. Если бы Пуанкаре сделал этот последний шаг, то теория относительности носила бы имя не Эйнштейна, а Пуанкаре.

Примечание. В отличие от Пуанкаре, Лоренц признал, что именно неправильное понимание времени не позволило ему стать автором теории относительности.

Выводы

В данной работе предпринята попытка дать ответ на 3 основных вопроса:

• какова природа пространства-времени?
  
• каков механизм гравитационного взаимодействия?
  
• каким образом гравитация влияет на скорость течения времени?
  

Основные выводы работы:

1. пространство-время и все его свойства являются следствием существования субстанции в виде проективного пространства, имеющего физический смысл обобщенного пространства скоростей,

2. природа гравитационного взаимодействия заключается в искривлении пространства скоростей, которое обусловлено искривлением связок проективных прямых, входящих в состав каждой материальной частицы,

3. время в гравитационном поле не замедляется и не ускоряется: временные интервалы, измеряемые часами, связанными с тяготеющей массой, конгруэнтны временным интервалам, измеряемыми идентичными часами, покоящимися относительно данной массы и находящимися вне ее поля тяготения,

4. замедление времени во всех случаях обусловлено исключительно относительной скоростью Часов,

5. в гравитационном поле время замедляется только до тех пор, пока Часы находятся в состоянии свободного падения,

6. эксперимент по измерению темпа хода атомных часов в поле тяготения является крайне необходимым для понимания природы Вселенной.

Приложение.

Ускоренное расширение Вселенной, как эффект увеличения скорости света.

В предшествующих работах [2] рассматривался феномен расширения Вселенной и эффект ускорения этого расширения, открытый в самом конце ХХ века. В этих работах уже высказывалась идея, что эти 2 феномена должны иметь единую природу и была предпринята попытка выявить эту природу.

Сам факт расширения Вселенной обусловлен тем, что Большой взрыв произошел в пространстве скоростей: зародыши галактик приобрели относительные скорости вследствие того, что каждый из этих зародышей (каждая частица материи) появился в своей точке пространстве скоростей со своим индивидуальным значением скорости (в начальный момент все частицы имели разные значения скорости).

Вследствие этого, между зародышами с самого начала имело место ненулевое расстояние в пространстве скоростей (каждая пара частиц материи изначально имела отличную от нуля относительную скорость). За 13,8 млрд. лет различие относительных скоростей (зародышей) галактик привело к формированию Вселенной, имеющей пространственный размер порядка 13,8 млрд. световых лет.

15 лет назад было обнаружено, что с течением времени относительные скорости галактик увеличиваются: разбегание галактик происходит с ускорением. Проективная модель мироздания утверждает, что это происходит вследствие непрерывного увеличения скорости света. Увеличение скорости света приводит к тому, что расстояния между удаляющимися галактиками с течением времени увеличиваются.

В свою очередь, увеличение скорости света является прямым следствием увеличения размеров Абсолюта. Абсолют образован множеством скоростей электромагнитных волн (квантов света), распространяющихся во всех направлениях пространства. В момент образования, радиус Абсолюта (сферы S²) был пренебрежимо мал по сравнению с размером самого RP³-пространства. Этому малому значению радиуса соответствовала большое значение кривизны этой сферы. Из энергетических соображений следует, что эта кривизна имеет тенденцию уменьшаться (Абсолют можно представлять в виде «распрямляющейся оболочки»). Уменьшение кривизны означает, что радиус сферы S² (скорость света) непрерывно увеличивается.

На интервалах времени земных экспериментов скорость света остается неизменной. Однако на космологических временах, указанное «распрямление» Абсолюта становится заметным и проявляется в том, что в более «старых» временных срезах Метагалактики (близких к сегодняшнему моменту времени) галактики разлетаются с большей скоростью, чем в более ранние эпохи. Этот эффект и проявляется в виде ускоренного расширения Вселенной (гипотеза о темной энергии является излишней).

Ускоренное расширение Вселенной является следствием непрерывного увеличения размеров Абсолюта пространства скоростей.

Вопреки общепризнанному мнению, увеличение скорости света имеет реальный физический смысл, независимый от выбора единиц измерения пространства и времени. Причина заключается в том, что имеется абсолютный масштаб, с которым можно сравнивать скорость света: это размер самого RP³-пространства. С течением времени часть объема RP³-пространства, который заключен в объеме Абсолюта, увеличивается, и это увеличение имеет абсолютный характер.

В момент проникновения сферы S² внутрь RP³-пространства, Абсолют имел не нулевой радиус. Это означает, что данная модель свободна от сингулярности, которая характеризуется бесконечной кривизной и нарушением всех физических законов.

Первым космологическую модель с переменной скоростью света рассматривал известный советский радиофизик В.С. Троицкий еще в начале 80-х годов ХХ века, и только значительно позже появились 2 научные группы за рубежом, которые разрабатывают данное направление. До настоящего времени рассматривался только вариант уменьшения скорости света. В действительности, скорость света возрастает!

ЛИТЕРАТУРА

1. М.В. Солошенко, В.Л. Янчилин, Эффект Солошенко-Янчилина: время ускоряется в поле гравитации // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ.19760, 13.11.2014

2. В.А. Шашлов, авторская страница АТ

3. Окунь, Л.Б., Селиванов К.Г., Телегди В.Л. «Гравитация, фотоны, часы» УФН т.169 №10 (1999)

4. Пуанкаре А. «Измерение времени» 1898 г.