Напечатать документ Послать нам письмо Сохранить документ Форумы сайта Вернуться к предыдущей
АКАДЕМИЯ ТРИНИТАРИЗМА На главную страницу
Дискуссии - Наука

В.А. Шашлов
Что есть Время?
Oб авторе


Предложено понимание Времени, как свойства внутреннего пространства, представляющего собой атрибут Субстанции, лежащей в основе Мироздания.


Цель работы

Цель работы – предложить возможное объяснение свойств времени в рамках проективной концепции Мироздания, изложенной в работах [1,2].


Содержание работы

В первом разделе дано краткое введение в проблему времени.

Во втором разделе излагается вывод всех свойств времени.

В третьем разделе рассматривается связь времени и гравитации.


I. Постановка и путь решения проблемы времени

Проблема времени с древности занимала наиболее пытливые умы человечества. Особенно поражает «неуловимость» времени. Для человека, находящегося «в здравом рассудке и доброй памяти», существование времени столь же несомненно, как наличие сознания: с той или иной степенью ясности, каждый человек осознает изменения, которые произошли в его теле и мыслях с детства и юности, и сопрягает эти изменения с ходом времени, которое «протекло» с момента его рождения до настоящего момента времени.


Примечание. Вслед за Декартом можно сказать: «Я сознаю время, следовательно, я существую».


Однако когда предпринимается попытка рассмотреть время «поближе», проникнуть в его суть и ответить на вопросы: «Что такое «настоящий момент» времени?», «Как момент времени «настоящее» связан с прошлыми и будущими моментами?» – время словно исчезает. В памяти остается лишь последовательность задаваемых вопросов, а материальных следов «собственно» времени не обнаруживается.

Остаются открытыми следующие вопросы:

1. какова физическая причина существования времени?

2. почему время обладает способностью течения?

3. почему течение времени необратимо?

Проблему времени не обошел ни один крупный философ, однако ни одна философская система не предлагает удовлетворительных ответов на данные вопросы.


Примечание. Знаменитейшие философы ХХ века: Бергсон и Хайдеггер посвятили проблеме времени целые трактаты, однако их основные результаты свелись к тому, что время каким-то образом связано с интуицией, и что все бытие – это и есть время.


Крупным вкладом в понимание времени явилось создание теории относительности. Главным мировоззренческим выводом теории относительности явилось утверждение, что время неразрывно связано с пространством. Обычно этот вывод приписывают Минковскому, однако большая часть пути, который завершился установлением математической формы взаимосвязи пространства и времени, была пройдена Лоренцем, Пуанкаре и Эйнштейном. Именно Лоренцем были установлены названные его именем преобразования, которые связывают временную и пространственные координаты.


Примечание 1. Минковскому просто повезло оказаться первым крупным математиком, которому попались на глаза работы этих 3-х авторов. После ознакомления с работами Пуанкаре и Эйнштейна 1905 года, любому серьезному математику не составляло труда прийти к выводу, что пространство и время объединены в 4-мерное пространство, наделенное псевдоевклидовой метрикой.

Примечание 2. Более того, вывод о том, что пространство и время образуют 4-мерное псевдоевклидово пространство, уже содержался в работе Пуанкаре 1905 года, однако, из-за своей приверженности конвенционализму Пуанкаре не смог раскрыть физический смысл полученного вывода. Что касается Эйнштейна, то он был не способен получить данный вывод, т.к. был «не силен» в математике.


Полученный теорией относительности вывод о неразрывной взаимосвязи времени и пространства означает, что решение проблемы времени следует искать совместно с поиском природы пространства, и эти поиски могут увенчаться успехом на пути, который будет включать математическую теорию, в которой естественным образом возникает псевдоевклидова метрика. Данные 2 утверждения служат надежным «маяком» для нахождения реальной природы времени и пространства.

Математическая теория, в которой метрика получается наиболее естественным образом, носит название «теория проективного мероопределения». Данная теория была создана усилиями английского и немецкого математиков Артура Кэли и Феликса Клейна.

Согласно теории проективного мероопределения, все метрические пространства являются частными случаями проективного пространства: достаточно в проективном пространстве задать инвариантную поверхность второго порядка (называемую «Абсолют»), и множество точек проективного пространства «автоматически» наделяется метрикой, вид которой определяется видом этой поверхности (Абсолюта).

Итак, для того, чтобы воспользоваться теорией проективного мероопределения Кэли-Клейна, необходимо, чтобы в природе существовало проективное пространство, и в этом пространстве имелся Абсолют определенного вида. На этом пути будут получены метрические и, как естественно ожидать, остальные свойства времени и пространства.

В пользу правильности выбранного пути решения проблемы времени говорит то, что проективное пространство описывается однородными координатами х0, х1, х2, х3, в которых все конечные точки пространства представляются в виде v1 = х10, v2 = х20, v3 = х30. Вид данных формул совпадает с выражениями для 3-х компонент скорости, на основании чего можно заключить, что исходное проективное пространство имеет смысл расширенного (обобщенного) пространства скоростей.

Изложенные рассуждения можно обратить: если в качестве первичного объекта Мироздания принять обобщенное пространство скоростей, обладающее формой проективного пространства, можно объяснить происхождение временной и пространственных координат, как однородных координат х0, х1, х2, х3, которые описывают это пространство. После этого само пространство-время, вместе со всеми его свойствами, можно получить в качестве множества значений данных координат.

Реализация этой программы и составляет содержание данной работы.


II. Сущность времени

Будем исходить из того, в основе Мироздания лежит обобщенное проективное пространство скоростей. Поскольку данное пространство выполняет также функцию носителя взаимодействий, будем именовать его «внутреннее пространство».


Примечание. Данное название взято из Стандартной модели, где взаимодействия получаются в качестве следствия нарушения симметрии 3-х внутренних пространств. В проективной модели носителями взаимодействий служат прямые линии (единого) внутреннего пространства, связывающие каждую пару частиц материи [1,2].


Первая стадия эволюции проективного внутреннего пространства заключалась в том, что в этом пространстве выделились бесконечно удаленные элементы, составляющие бесконечно удаленную плоскость. В результате, проективное пространство стало аффинно-проективным, и (общие) однородные проективные координаты преобразовались в однородные аффинные координаты. Эти координаты обозначаются точно так же: (х0, х1, х2, х3), но теперь эти координаты имеют смысл аффинных координат. Кроме того, в этих координатах уравнение бесконечно удаленной плоскости имеет вид х0 = 0.

Множество всех возможных значений 4-х аффинных координат образует 4-мерное аффинное пространство, которое служит прообразом пространства-времени: пространство-время формируется из 4-мерного аффинного пространства, которое образовано значениями 4-х аффинных координат внутреннего пространства.

Из вышеизложенного следует вывод, что время представляет собой множество всех значений «нулевой» координаты х0, которая, вместе с пространственными координатами х1, х2, х3, образуют четверку однородных аффинных координат, описывающих аффинно-проективное внутреннее пространство.

Наличие у координаты х0 аффинных свойств означает, что каждая точка аффинной прямой, вдоль которой откладываются значения данной (временной) координаты, может быть выбрана в качестве начальной (нулевой), и все точки данной прямой образуют одномерное линейное пространство: для них справедливы стандартные операции сложения и умножения на числа. В свою очередь, наличие этих 2-х свойств означает, что любой отрезок временной прямой может быть выбран в качестве эталона, и этот эталон можно неограниченное количество раз переносить вдоль данной прямой. Возможность такого перенесения позволяет измерять численное значение временной координаты. Кроме того, наличие у временной координаты данных свойств означает, что время обладает свойством однородности, т.е. равномерности.

Равномерность течения времени – это следствие аффинности координаты х0.


Примечание. Те же самые рассуждения применительно к координатам х1, х2, х3 приводят к выводу об однородности (равномерности) пространства.


Что касается самого факта течения времени, то для его объяснения следует учесть, что координаты х0, х1, х2, х3 являются не только аффинными, но и однородными. Свойство однородности означает, что при умножении всех 4-х координат х0, х1, х2, х3 на одно и то же (произвольное) число полученные значения координат соответствуют той же самой точке аффинно-проективного пространства. Из этого следует, что при изменении всех 4-х координат любой частицы материи в одно и то же число раз, эта частица сохраняет свое положение во внутреннем пространстве. В 4-мерном аффинном пространстве операция умножения всех координат данной частицы на одно и то же число, принимающее все возможные значения, изображается множеством прямых, проходящих через точку, в которой находится частица. Это означает, что каждая частица, не подверженная действию внешних сил и, следовательно, занимающая во внутреннем пространстве фиксированное положение, должна двигаться в пространстве-времени по прямым линиям, т.е. прямолинейно и равномерно. Это есть выражение закона инерции.

Закон инерции является прямым следствием того, что пространственно-временные координаты в действительности являются однородными.

Каждая частица материи может быть принята в качестве начала пространственной системы координат. В этой системе координат значения всех 3-х координат х1, х2, х3 будут иметь нулевые значения: х1 = 0, х2 = 0, х3 = 0. Воспользуемся еще одним свойством однородных координат: эти координаты (по определению) не могут быть равны нулю одновременно. Из этого следует, что временная координата обязательно должна иметь ненулевое значение: х0 ≠ 0. Поскольку однородные координаты могут и, следовательно, «по всем законам физики» должны претерпевать изменение, это изменение должно быть присуще именно временной координате, что и составляет эффект «течения времени».


Примечание. Если возможность изменения какого-либо физического параметра существует, эта возможность в природе непременно реализуется.


Течение времени – это частный случай движения по инерции, который имеет место в собственной системе отсчета данной частицы (тела).

Необратимость времени является следствием того, что в аффинно-проективном пространстве бесконечно удаленная плоскость х0 = 0 является недостижимой: объекты, расположенные в конечных точках пространства никоим образом не могут достичь бесконечно удаленной плоскости. В 4-мерном аффинном пространстве уравнение х0 = 0 описывает 3-мерную гиперплоскость, соответственно, данная гиперплоскость также является недостижимой для объектов, расположенных в конечных точках пространства-времени. Это означает, что из моментов времени «настоящее» (поскольку они находятся в непосредственной близости от гиперплоскости х0) координата х0 может изменяться только в направлениях, которые не пересекают гиперплоскость х0 = 0. Данные направления представляют собой выделенные направления, в которых только и может осуществляться течение времени. Это объясняет направленность течения времени.

Течение времени в выделенном направлении невозможно обратить, поскольку каждая частица «упирается» в непреодолимую гиперплоскость х0 = 0.


Примечание 1. Материальный мир «живет» на поверхности бесконечно удаленной плоскости внутреннего пространства, что является причиной необратимости времени.

Примечание 2. Направленность и необратимость времени являются следствием аффинно-проективной структуры внутреннего пространства: наличия в нем выделенной бесконечно удаленной плоскости, которую не может пересечь ни одна частица материи.


Метрические свойства пространства-времени обусловлены наличием во внутреннем пространстве невырожденного вещественного Абсолюта. Единственный Абсолют, обладающий данными свойствами – это сфера (х10)2 + (х20)2 + (х30)2 = 1. Данный Абсолют образуется на стадии эволюции внутреннего пространства, когда вещественное проективное пространство и объект, имеющий форму 2-мерной сферы, пересекаются внутри самого общего, 12-мерного внутреннего пространства [1,2].

В 4-мерном аффинном пространстве описывающее Абсолют уравнение имеет вид (х0)2 - (х1)2 - (х2)2 - (х3)2 = 0 и задает псевдоевклидову метрику.

Псевдоевклидова метрика пространства-времени является следствием наличия во внутреннем пространстве вещественного невырожденного Абсолюта.


III. Время и тяготение

Согласно общей теории относительности (ОТО), тяготение представляет собой искривление пространства-времени, причем в первом (ньютоновском) приближении искривляются (изгибаются) только временные координатные оси. В свою очередь, изгибание временной оси приводит к тому, что интервал времени, измеренный вдоль искривленной временной оси, будет иметь меньшую величину, чем длина прямолинейного отрезка, соединяющего начальную и конечную точки искривленного пути. Данный вывод является прямым следствием наличия у пространства-времени псевдоевклидовой структуры и интерпретируется как замедление времени.


Примечание. В псевдоевклидовом пространстве расстояние между любой парой точек по прямой линии всегда больше расстояния по искривленному пути.


Вывод о замедлении времени в поле тяготения рассматривается как одно из следствий ОТО, справедливое для всех Часов, находящихся при данном значении гравитационного потенциала, независимо от того, в каком состоянии движения находятся Часы, например, находятся они в состоянии свободного падения или жестко закреплены на поверхности тяготеющего тела. Однако этот вывод, вероятно, является ошибочным. Для того, чтобы Часы показывали гравитационный эффект замедления времени, они должны действительно двигаться по искривленным линиям пространства-времени, создаваемым тяготеющим телом, т.е. находиться в состоянии ускоренного движения.

Чтобы сделать этот вывод предельно наглядным, рассмотрим двое Часов, одни из которых расположенных на вершине Эвереста, а другие Часы находятся на спутнике, вращающимся вокруг Земли по круговой орбите на той же самой высоте.

Согласно ОТО, для обоих Часов гравитационный эффект замедления времени будет иметь одинаковую величину, тогда как в проективной модели величина эффекта будет различной. На спутнике эффект гравитационного «убыстрения» времени (по отношению к Часам на поверхности Земли) будет иметь величину, которую предсказывает ОТО: этот эффект несомненно существует и уже используется в системах навигации. Однако Часы на вершине Эвереста, также как и на поверхности Земли, не принимают участия в движении по искривленным геодезическим линиям, создаваемым массой Земли, поэтому данная пара Часов должна идти в одинаковом темпе.

Гравитация представляет собой искривление внутреннего пространства, и на Часы, жестко связанные с Землей, искривления внутреннего пространства, которые создает сама Земля, не оказывают влияние.

Чтобы проверить данный вывод, достаточно провести несложный эксперимент. Следует взять двое наиболее точных Часов, относительная погрешность которых не превышает (10-16 - 10-17), и провести их калибровку при одном уровне гравитационного потенциала (на одном рабочем столе). Затем одни Часы медленно (в течение нескольких минут) поднять на высоту порядка 10 метров и удерживать в этом положении в течение суток, после чего столь же медленно возвратить в исходное положение.

Согласно общей теории относительности, при разности высот ~ 10 м, верхние Часы будут идти в более быстром темпе, чем нижние Часы, и в относительных единицах это превышение составит 10-15. Точность используемых в эксперименте Часов достаточна, чтобы «уловить» эту разницу. Соответственно, по окончании эксперимента показание Часов, которые совершили перемещение вверх-вниз, должны на (24*60*60*1 сек)*10-15 ~ 0,864*10-10 сек превышать показания Часов, которые оставались неподвижными (в условиях эксперимента релятивистский эффект замедления времени пренебрежимо мал). Проведя несколько серий таких экспериментов, можно с высокой степенью надежности установить, действительно ли имеет место предсказываемый общей теорией относительности эффект гравитационного замедления времени.


Примечание. В отличие от экспериментов Паунда-Ребки и Хафале-Китинга, это будет прямой эксперимент по измерению скорости течения времени в поле тяготения.


Если же справедлива проективная модель пространства-времени, согласно которой пространство-время является представлением внутреннего аффинно-проективного пространства, которое определяет темп хода времени, разность показаний Часов должна быть равна нулю. Более детально смысл эксперимента и его практическое применение при посадке космических аппаратов на Марс изложены в работе [3].


Заключение

В основу предлагаемого решения проблемы времени положена гипотеза, что существует внутреннее пространство, обладающее формой аффинно-проективного пространства. Однородные аффинные координаты данного пространства выступают в качестве временной и пространственных координат, а само пространство-время представляет собой множество всех возможных значений этих координат. Данное понимание позволяет объяснить все свойства, которые присущи пространству-времени.


Выводы

1. Время представляет собой множество всех возможных значений координаты х0, входящей в число 4-х однородных аффинных координат, описывающих аффинно-проективное внутреннее пространство.

2. Течение времени – это проявление свойства однородных координат изменять свои значения, сохраняя неизменным соответствие с фиксированными точками аффинно-проективного внутреннего пространства.

3. Необратимость и направленность времени обусловлены тем, что частицы материи располагаются над бесконечно удаленной плоскости х0 = 0 внутреннего пространства, служащей непреодолимой преградой на пути частиц в область х0 < 0.


ЛИТЕРАТУРА

1. В.А. Шашлов, Главные проблемы современной физики // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ. 23877, 25.10.2017

2. В.А. Шашлов, Главные проблемы современной физики (II) // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ. 23944, 12.11.2017

3. В.А. Шашлов, Эксперимент по уточнению ОТО. К 60-летию запуска первого спутника Земли // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ. 23800, 05.10.2017



В.А. Шашлов, Что есть Время? // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ.23997, 26.11.2017

[Обсуждение на форуме «Публицистика»]

В начало документа

© Академия Тринитаризма
info@trinitas.ru