Что же вместо времени?

Немецкая пословица «Wer A sagt, muss auch B sagen» (нем.), которая пришла и в русский язык в виде «Сказал А, говори Б» требует от меня пояснения ранее высказанных мыслей.

Если нет «времени» как такового, чем же заменить привычные нам секунды в формулах, которые описывают физические законы?

На самом деле, не только у времени подмочена репутация фундаментальности. Масса тоже по мнению Планка (Макс Карл Эрнст Людвиг Планк) является производной по отношению к единице энергии. Если по Эйнштейну (Альбе́рт Эйнште́йн) силы гравитационного взаимодействия зависят от кривизны пространства, то и масса становится в какой-то мере признаком этой кривизны и также не может претендовать на фундаментальность.

Сегодня признанными в практике основными фундаментальными мерами являются длина, время, масса, электрический заряд, температура.

Для исключения времени и массы из фундаментальных понятий можно выбрать систему мер на основе известных мировых постоянных.

Оговорюсь, что эта заметка не направлена на реальное изменение системы мер. Она только показывает, что без времени и массы, как фундаментальных понятий, вполне можно обойтись. В природе есть величины, которые физикам представляются действительно фундаментальными. Более того, и сейчас мы не всегда используем принятые в качестве фундаментальных понятия для образования мер. Сила может выражаться в ньютонах, динах или даже в килопондах, мощность в ваттах или лошадиных силах, давление в барах или паскалях… И это не значит, что лошадиная сила относится к фундаментальному понятию силы. Сила — производная величина, но лошадиная сила – привычная нам единица.

Тем не менее, кому интересны физические подробности, может продолжить чтение.

Для исключения времени и массы из фундаментальных понятий попробуем выбрать единицы мер на основе известных фундаментальных понятий. Основными единицами измерения для механики могут стать:

– Единица длины – планковская длина lpl или кратная ей – 1L (lp≈ 1,616 229(38) · 10−35 м)

– Единица скорости – скорость света в вакууме с или кратная ей – 1V (299 792 458 ± 1,2 м/с)

– Единица действия – постоянная Планка ħ (или Дирака) или кратная ей – 1H (h = 6,626070040(81)*10— 34 Дж·с или ħ = 1,054571800(13)*10-34 Дж·с ).

Производная единица времени получит размерность – L/V

Производная единица массы получит размерность – H/LV

Производная единица импульса получит размерность – H/L

Производная единица ускорения получит размерность – 1/LV2

Производная единица силы получит размерность – H/L2V3

Производная единица энергии получит размерность – HV/L

Гравитационная постоянная в этом случае примет следующее выражение: G=lpl 23/ħ .

Здесь мы не рассмотрели и оставили как есть единицы измерения температуры (Кельвин) и электрического заряда (Кулон).

Физиками давно уже предложен другой выбор основных единиц, когда известные фундаментальные физические константы становятся фундаментальными мерами, а на их основе создаются более привычные для понимания практические производные меры. Это планковские величины или планковские единицы. В этом случае в качестве основных единиц измерения могут быть приняты:

Единица массы – планковская масса mpl = (ħc/G)½ = 2,176.10-8 кг,

Единица длины – планковская длина lpl = (ħG/c3)½ = 1,616.10-35 м,

Единица времени – планковское время tpl = (ħG/c5)½ = 5,391.10.10-44 с,

Единица энергии – планковская энергия Epl = (ħc5/G)½ = 1,956.109 Дж,

Единица температуры – планковская температура Tpl = (ħc5/k2G)½ = 1,417.1032 К,

Единица электрического заряда – планковский заряд qpl = (4πε0 ħc)½ = 1,876.10-18 Кл.

Все они производные от фундаментальных величин:

– постоянная Планка,

– скорость света в вакууме,

– гравитационная постоянная,

– постоянная Больцмана,

– электрическая постоянная.

Как видим, среди фундаментальных величин отсутствуют температура, электрический заряд, время и масса. Все они лишь производные от действительно фундаментальных констант, что не исключает возможности их применения в качестве удобных единиц измерения. При этом привычное формальное представление физических законов не изменяется. Меняется только смысл входящих в них понятий. Человеку удобнее применять лошадиную силу :). Но применение единиц измерения на основе фундаментальных понятий при описании законов микро или даже наномира позволяет применить те же единицы, что и при описании макромира.

Думаю, что уместно здесь сделать ещё одно замечание относительно фундаментальных констант. Существуют и другие фундаментальные постоянные.

Например:

1. Постоянная тонкой структуры α, которая связывает значение скорости света с устройством атомов. Ввёл её немецкий физик Арнольд Зоммерфельд ещё в 1916 году. Физики говорят, что если скорость света изменится, мы этого не заметим, но постоянная тонкой структуры нас об этом предупредит. Величина α — это «скорость» электрона в атоме водорода делённая на скорость света. Она безразмерна, α = 1/137,0369990. Предполагают, что α постепенно меняется, как и масса протона μ. Физики считают, что протоны со временем тяжелеют: разница между доисторическим (12 млрд. лет назад) и современным значениями μ составляет 0,012%.

2. Постоянная Хаббла H – главная константа космологии — мера скорости, с которой расширяется Вселенная. с/H = 13,8 млрд лет. Открыл Эдвин Хаббл, отец-основатель всей современной космологии, в 1929 году.

3. Космологическая константа Λ. Открыл Альберт Эйнштейн в 1915 году. Сам Эйнштейн называл её открытие своим «главным промахом». Постоянная описывает количество «тёмной материи» во вселенной. Λ= 11023 г/м3.

Остаётся понять ещё один момент. Если в экспериментах зафиксировано замедление времени на движущихся относительно наблюдателя объектах, но время не является реальной сущностью, то что же тогда изменяется?

Время можно рассматривать как удельный поток энергии1 в четвёртом измерении. Чем больше этот поток, чем больше энергии передаётся в процессе от такта к такту (все процессы квантованы), тем быстрее идёт время для материального объекта. Поскольку для всех неподвижных относительно друг друга объектов малой массы потоки энергии одинаковы, время для них имеет одинаковою скорость.

В статье «Модель вселенной без времени» мы рассматривали, что с увеличением скорости (и с увеличением массы) уменьшается динамическое число D. Это связано с замедлением переходов по четвёртому измерению и ускорением переходов по третьему (по любой координате). Но время это и есть поток энергии по четвёртому измерению. Стоит материальному объекту начать движение в нашем пространстве, как вектор потока энергии поворачивается. Возникает поток энергии в третьем измерении. Но в третьем измерении поток энергии не связан с феноменом времени. При этом, по-видимому, существует закон сохранения потока энергии. Любое движение в третьем измерении только меняет направление этого потока (для этого должно быть выполнено действие некоторой величины). Снижение потока энергии в четвёртом измерении и есть замедление времени. Действие, которое постоянно происходит в направлении четвёртой координаты уменьшается (для скорости света становится равным нулю) и переносится в третье измерение.

Масса при этом, являясь лишь мерой кривизны пространства, увеличивается, поскольку движение вызывает искривление локального пространства объекта (провал в четвёртом измерении). Это искривление складывается с уже существующим искривлением для состояния покоя, которое описывается массой покоя.

Математически оба явления могут быть описаны геометрически, что мы и видим в теории относительности.

Если наблюдатель будет совершать движение вместе с объектом наблюдения, то изменения хода времени и величины массы не будут заметны, поскольку искривление пространства, а также изменение потока энергии в четвёртом измерении будут одинаковыми для объекта и наблюдателя.

Подобные изменения хода времени должны наблюдаться для объектов, находящихся вблизи больших масс. Искривление пространства в этих местах достаточно велико, чтобы заметить замедление времени.

1 Удельный поток энергии можно рассматривать как поток энергии в направлении четвёртого измерения, делённый на рассматриваемый объем в трёх измерениях. Этот удельный поток для безмассового участка пространства не зависит от объёма этого участка. Вполне возможно, что именно этот поток энергии приводит к «обнаружению» «тёмной материи», удельная масса которой и зависит от этого потока.

Исходя из формулы E=m*c2, а также величины космологической постоянно Λ= 11023 г/м3 можно оценить удельный поток энергии. Он составит 11025 Кг/м3 , * (299792458 м/с )2, что составляет 9,886307*10-7 Дж/м3. В одном кубическом метре вакуума постоянно присутствует 9,886307*10-7 Дж энергии, которая распространяется по четвёртому измерению со скоростью света. Вблизи массивных материальных тел этот поток снижается, доходя до нуля на поверхности «чёрной дыры».

(Visited 19 times, 1 visits today)

Добавить комментарий

Войти с помощью: 

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *