О движении, пространстве и времени

Николай Анатольевич Скурихин

Восемь лет прошло с момента написания этой книги. И как следует из оглавления, большая ее часть касается физического мира Вселенной (и никакой нейробиологии, мира рибонуклеиновых кислот и молекул белков), вещественной основы появления в человеческом существе информации о действующих на него предметах и явлениях внешнего мира. И только сейчас столкнулся с высказыванием Им. Канта о физике: «Физика есть не опытная наука, а наука для опыта».

17-02-2014 Противопоставления

Существенные физические противоположности: движение и покой, энергия и пространство. Познание, его абсолютность и относительность. Движение и его интенсивность, пространство и его протяженность. Вращательное движение — основной вид механического движения. Ускорение и гравитация. Притяжение — как свойство вещества, сконцентрированной в малой части пространства энергии. Отталкивание — как свойство большей части пространства, заполненного отрицательной энергией, оставшейся в пространстве после его оставления частицами сконцентрированной энергии, веществом. Материя, как вещество, темная материя и темная энергия.

Причины «неожиданностей» для людей науки. Внутренний креационизм ученого, строгое математическое описания процессов и явлений окружающего мира, имеющих «нестрогую» природу, практическая невозможность экспериментального подтверждения процессов в космосе и в квантовом мире.

Следствия представления Вселенной ее противоположностями. 1. Время, как изобретение человека, способ выражения протяженности пространства через интенсивность движения. 2. Эквивалентность пространства и времени. Пространственно-временной континуум и пространственно-протяженная непрерывность. 3. Забвение ученым движения, как основы Вселенной и всего научного знания, — результат ограниченности собственного сознания религиозными суевериями и догмами, приводящий к «находке» им «статической и неизменной Вселенной», формировании им «окончательной» теории всего и вся, завершающей путь человеческого познания. Б. Грин о непоследовательностях суждений А. Эйнштейна. О решениях уравнений Эйнштейна А. Фридманом и Ж. Леметром. Открытие расширения Вселенной Э. Хабблом.

4.Непрерывность движения — основной принцип строения и существования Вселенной. Криволинейное перемещение частиц материи и энергии как акциденция движения, учитывающая одновременно и массу вещества, порождающего гравитацию, и вращательное движение пространства, материи и энергии. 5. Неоднородность плотности материи и энергии в пространстве, как причина искажения самого пространства. 6.Массивные тела космоса. Неразрывность их с окружающим их пространством. Вращающееся пространство энергии и материи — неотъемлемый факт существования Вселенной.

Почему падает астероид? Можно ли это понять без обращения к гравитации? Неоднородность плотности пространства как причина искривления траектории астероида. Центростремительное ускорение при вращении астероида. Положительная обратная связь. Искажение пространства, движение космических тел и энергии при постоянном наличии ускорения — «родимые пятна» Вселенной, — они появились при возникновении Вселенной, и не смогут никуда исчезнуть, пока движется Вселенная.

Пространственно-временной континуум. Постоянная Планка — как предел бесконечной делимости времени. Но тогда что означает применение слова «континуум»?

О понятиях движения, гравитации, времени. К уяснению их понимания.

Движение — сущность всего сущего. Это справедливо для нашего бытия. Наша Вселенная находится в движении. В постоянном движении. Но так ли это? И всегда ли так обстоит дело? Что должно противостоять движению, или чем должно смениться движение? Несомненно, своей противоположностью. Покоем. Движение и покой — две противоположности, пребывающие в своем единстве, и переходящие друг в друга.

Движение требует для своего бытия пространства. Это первое. Но как образуется пространство? Как оно возникает? И что движется в пространстве? Энергия. Энергия является источником всякого движения. И ее движение создает, порождает пространство. Энергия и пространство — две противоположности, противостоящие друг другу, и переходящие друг в друга.

Превращение энергии в пространство и переход пространства в энергию составляют суть движения. Крайние состояния энергии и пространства определяют отсутствие движения, состояние покоя. Отсутствие пространства при одновременной бесконечности энергии, сосредоточенной в точке, означающей нуль пространства, — возможно при отсутствии движения, при полном покое. Отсутствие энергии при бесконечности пространства также означает отсутствие всякого движения, наличие вечного покоя.

Вечный или полный покой — не вечен и не полон. В нем содержится в форме источника движения энергия, которая при отсутствии движения может иметь как максимальное — бесконечное — значение, так и минимальную, равную нулю, величину. Соответственно этому пространство либо отсутствует, сосредоточено в одной точке, либо бесконечно по своей протяженности, заполненное энергией с нулевой плотностью, или с нулевой величиной.

Познание движения абсолютно, поскольку Вселенная находится в движении, познание покоя — относительно, поскольку Вселенная в таком состоянии может только мыслиться. Когда Вселенная окажется в состоянии покоя, не будет никого, кто бы мог мыслить и задаваться вопросом о вечности Вселенной. Состояние покоя нами в настоящее время может рассматриваться только как преходящее состояние движения.

Одним из существенных свойств движения является его интенсивность. Поскольку пространство есть то, в чем осуществляется и происходит движение, то существенное значение имеет такое свойство пространства как его протяженность. И движение в таком пространстве реализуется первоначально в форме механического перемещения, первой характеристикой чего является скорость перемещения. Отметим, что само пространство создается движением энергии. И создаваемое пространство находится в таком движении, основной формой которого является вращательное движение.

Скорость движения энергии и быстрота создаваемого этим самым пространства переменна. Здесь имеет место изменение скорости движения энергии и пространства, ускорение. Ускорение возможно при действии силы. Превращение энергии в вещество означает появление частиц, обладающих массой. Расширение энергией пространства, реализующее отталкивание частиц энергии, то есть отрицательную гравитацию, получило свое противодействие в виде силы притяжения, хорошо известной нам как силы всемирного тяготения, гравитации, проявляющейся на Земле в виде силы тяжести.

Таким образом, энергии, создающей силы отталкивания, заполняющей все создаваемое этой энергией пространство, появилось противостоящее этой энергии и противоположное ей состояние материи в виде вещества, обладающего массой, создающего силы притяжения между объектами такого вещества. В настоящее время эти составляющие материи хорошо науке известны: это материальное вещество, занимающее 4% Вселенной, темная материя — 23% Вселенной, и 73% темной энергии. Пока принимается, что вещество представимо звездами, планетами, космическими облаками, кометами и другими вещественными, видимыми нам, космическими образованиями. Темная материя, неожиданная для ученого мира, скрепляет галактики, не позволяя образующим их звездам, облакам газа и другим их составляющим, распасться на части и разлететься в комическое пространство. Темная энергия, вообще, оказалась для физиков, космологов, астрономов и всего остального ученого мира землян неожиданностью.

Не свидетельствует ли такое состояние с наукой о существенной ограниченности всех этих ученых в части их мыслительной способности? Или это говорит о их мистифицированном сознании, вере в распространенные до настоящего времени суеверия, предрассудки и креационистские представления о возникновении и существовании Вселенной, как результате некоего творения? Более подробно этот вопрос мы можем обсудить в другом месте, обратив внимание на полнейшее пренебрежение этими учеными взглядов философов, отдающих первенство в мировоззренческих представлениях движению, как основной сущности Вселенной.

Другим немаловажным обстоятельством такого положения с состоянием науки и результатов познания человека окружающей действительности является как приблизительность описания свойств и законов природы уравнениями математики, так и невозможность их решения в целочисленных значениях. Только упрощение получаемых математиками уравнений, описывающих движение объектов космоса и сами эти объекты, округление результатов решения, или даже их игнорирование, согласно «космологическому принципу», — позволяет получить доступные разуму человека суждения о предметах исследования.

Следующим затруднением получения истинной картины наблюдаемых явлений оказывается практическая невозможность получения подтверждаемых экспериментом данных как об объектах квантовой механики, мире субатомных частиц материи и энергии, в силу их малости, так и о космических объектах, энергии и материи, простирающихся за пределы доступного нашему представлению пространства, в силу их огромности.

Указанные три аспекта, обусловливающие трудности научного познания мира, как сказано, требуют другого места рассмотрения.

Что дает такой взгляд на Вселенную, образованную своими противоположностями движения и покоя, энергии и пространства, сил отталкивания и гравитации, — для человека и его научных исследований?

Первое. Протяженность пространства и скорость движения подводят нас к понятию времени через их отношение. Время перестает быть одной из сущностей мировосприятия человека, существующих независимо от его сознания. Из предмета открытия человеком время переходит в разряд его изобретений. Наравне с использованием огня, и изобретения орудий его воспроизведения, с изобретением колеса, время попало в разряд изобретений, как способ выражения движения через свою длительность. Ее величина фиксируется с помощью другого изобретения человека — числа и системы счисления, — и открытых людьми периодических процессов вращения Земли вокруг своей оси и вращения Земли вокруг нашей звезды — Солнца. На протяжении трех с лишним тысяч лет людьми изобретены многие — многие виды и образцы приборов для измерения времени, именуемых часами, и большое количество календарей, для счисления и отсчитывания дней, недель и месяцев года.

Второе. Установленное учеными значение мировой константы — скорости света в космосе, — именно ее постоянное значение, позволяет однозначно связать время с пространством. При известном протяжении пространства через величину скорости света мы находим значение времени, ему соответствующее. Время оказывается эквивалентно и адекватно пространству: они оказываются взаимозаменяемыми. Такое их соотношение делает тавтологичным понятие пространственно-временного континуума, наполняющего наш космос и Вселенную. Пространственно-протяженная непрерывность наиболее правильно выражает сущность искривления и скручивания пространства не только по причине однозначности соответствия протяженности и времени, но и потому, что здесь учитывается не просто геометрия пространства, но и факт движения самих материальных объектов, обладающих массой, выражающих положительную гравитацию.

Третье. Представление о движении как основной сущности Вселенной, далеко отстоящей от состояния ее безвременного покоя, необходимо требует суверенности сознания человека, как разумного существа. Независимость сознания ученого: физик ли он или математик, космолог или биохимик, астроном или нейробиолог, — от догматических представлений о статичности и неизменности Вселенной, о присутствии в нашем мире некоего абсолютного духа, а в нас самих некоей души, являющейся частицей этой мировой идеальной сущности, является залогом достижения истинности знания. Только полагая себя венцом собственного творения, человек способен избегать заблуждений в своих научных исследованиях и поисках. Остановиться в собственном развитии, провозгласив свои открытия и созданные собственные теории теорией всего, окончательным торжеством научной мысли, полагая завершение и остановку движения с собственным уходом из жизни, значит уподобить себя Фаусту, воскликнувшему: «Остановись, мгновение!». Только свобода своего сознания от предрассудков и религиозной догматики оставляет надежду человеку предотвратить мистификацию как собственного сознания, так и получаемого им научного знания.

Очень хорошо описал Брайан Грин в своей «Скрытой реальности» метания А. Эйнштейна, стремящегося привести уравнения сформулированной им общей теории относительности в соответствие со своими априорными взглядами о том, каким должен быть космос. Относительно представлений о космосе следует сказать, что все они до того времени — начала ХХ века, — были по необходимости интуитивными и независимыми от опыта, то есть имели априорный характер. И А. Эйнштейн имел неколебимую веру в неизменность и статичность Вселенной, что и подтверждали, как он считал, написанные им уравнения. Он полагал, что Вселенная никогда не расширялась и не расширяется.

К 1927 году русский математик и метеоролог А. Фридман, бельгийский ученый, и одновременно иезуит, Ж. Леметр, самостоятельно показали Эйнштейну, что некоторые решения его уравнения допускают представление о Вселенной, как расширяющемся пространстве. Ж. Леметр первым изложил вариант возникновения Вселенной как первичную вспышку, явившись отцом Большого Взрыва. Теорию Леметра о возникновении Вселенной А. Эйнштейн, придерживаясь своих религиозных воззрений, объявил «самым прекрасным и убедительным объяснением творения».

Несмотря на открытие Э. Хаббла в 1929 году факта удаления галактик друг от друга, подтверждающего расширение Вселенной, А. Эйнштейн неоднократно менял свое представление о соответствии своих уравнений действительному состоянию Вселенной.…

* Четвертое. Признавая приоритет движения при рассмотрении процессов и явлений во Вселенной в сравнении с сущностями второго порядка — пространства и времени, можно ли объяснить действие некоторых механизмов эволюции Вселенной, обходя гравитацию? Именно силу, действующую на космических пространствах? Отталкивание и притяжение частиц вещества: атомов, молекул, — известное из физики свойство материи, проявляющееся на расстояниях нанометров. Закон всемирного тяготения позволяет найти силу притяжения объектов, обладающих массой, и отстоящих друг от друга на расстояниях вплоть до величин космических масштабов. Он показывает связь таких тел безотносительно того, движутся они друг относительно друга или нет. Отсутствие движения тел относительно друг друга означает по существу одно тело, поэтому в общем случае эти тела находятся в непрерывном движении. Можно считать одно тело неподвижным в космическом пространстве, а второе перемещающимся относительно его. Но и первое тело мы не сможем представить себе находящимся в состоянии покоя: это противоречит основному принципу строения Вселенной и ее существования, бытия через движение.

Необходимость учета движения материальных объектов не может быть обойдена и оставлена без внимания ни при каких аналогиях космическим процессам доступному нашему восприятию образом, что мы можем наблюдать, в частности, у Б. Грина, с. 23 «Скрытой реальности». Так, объяснение смены прямолинейного движения шарика на движение по кривой линии по поверхности вспученного и вздувшегося, например, от действия жары, стола только искривлением этой поверхности, через которое происходит влияние гравитации, явно недостаточно. Во-первых, прямолинейность движения объектов в космосе (да и не только там) — это иллюзия. Криволинейность перемещения материи и энергии по скрученному пространству, обеспечивающему вращательные движения объектов самой разной величины: от атомов и меньше, до галактик и всей Вселенной, — является акциденцией движения, особым способом его существования. И во-вторых, что более важно, здесь должно быть обязательно упомянуто и учтено движение шарика — он сам обладает массой, то есть искривляет собой пространство, а его движение означает перемещение энергии и изменение углового момента относительно изменившейся поверхности стола. Подобные аналогии С. Хокинга более полны и достоверны.

Пятое. Распределение материи и энергии в пространстве неравномерно. Нет однородности плотности вещества и энергии в соседних частях пространства. Это справедливо, начиная с минимального объема пространства. Мало того, что частицы материи и энергии в каждой точке пространства находятся в постоянном движении, но они своим движением: тепловым ли, механическим, или имеющим другую природу, например, через электромагнитные силы, создают каждое мгновение такую неоднородность. Неоднородность плотности материи в пространстве трансформируется в искажения пространства, одни его участки оказываются более массивными и/или насыщенными энергией, чем другие. Это находит отражение и в различии температуры таких участков, подтвержденных снимками реликтового излучения.

Шестое. Все космическое пространство «населено» массивными телами. Они представляют собой средоточия энергии. Это наглядно проявляется в формуле, в которой энергия вещественного объекта пропорциональна квадрату скорости света. Энергия единицы массы, например, кирпича на Земле, превосходит энергию пространства такого же объема на траектории движения спутника навигационной системы во столько раз, во сколько этот кирпич превосходит по массе вакуум того же объема. Одновременно массивное тело обладает энергией движения, сконцентрированной в части пространства, занимаемого этим телом.

При этом все тела движутся, нет во Вселенной объекта, который был бы неподвижен, или как бы «висел» в пространстве. Вращение такого небесного тела подразумевается, как уже отмечалось, само собой разумеющимся. И вместе с таким «материальным» объектом необходимо вращается часть окружающего этот объект пространства. Эта часть пространства также заполнена частицами вещества и энергии. Для Солнца — это солнечная корона, солнечное излучение, солнечный ветер, для Земли — это воздушная атмосфера, плотность которой уменьшается по мере удаления от поверхности Земли, магнитное поле, ионосфера и другие, так называемые, оболочки Земли. И чем дальше в космос мы удаляемся от такого космического тела, тем менее плотным становится пространство. Наконец мы подходим к границе пространства, вращающегося вместе с самим этим космическим телом. Далее можно предполагать космическое пространство неподвижным, относительно рассматриваемого нами космического тела. Но оно не может быть неподвижным вообще, оно вместе с пространством, окружающим такое космическое тело, находится в движении относительно другого центра вращения во Вселенной.

Далее. Перечисленные особенности и свойства Вселенной позволяют представить нам такую картину взаимодействия космических тел и объектов. Мимо массивного космического тела, звезды или нашей планеты, летит астероид. Он попадает в «область влияния» нашего космического тела, где имеется разность плотности материи в направлении удаления от такого тела. Встретившись с повышенной плотностью материи, астероид замедлит свою скорость движения из-за возросшего его движению сопротивления. При наличии достаточной разности плотности встретившейся астероиду среды, его разные участки испытают разное сопротивление, от чего астероид получит вращение. Возникшее центростремительное ускорение имеет направление к центру нашего небесного тела. Что приведет астероид в пространство с большей плотностью материи, что приведет его движение к еще большему замедлению. Такая обратная связь является положительной. И если энергии движения астероида недостаточно, чтобы преодолеть влияние этой связи и улететь в космическое пространство, то его падение на наше космическое тело неминуемо. И мы видим здесь падение одного космического тела на другое, без какого бы то ни было упоминания гравитации.

Как можно видеть из рассмотренного примера, результат движения космического объекта относительно более массивного тела — планеты или звезды, зависит как от состояния космической среды, имеющей неоднородную плотность материи, так и от энергии движущегося объекта. Искажение пространства представляет здесь собой неоднородность плотности вещества и энергии, отдельные участки которого имеют форму скрученных линий, подобно тем, которые мы наблюдаем в спиральных галактиках. Таким покореженным пространство около космического тела оказалось в период его возникновения. И эти кривые линии оказываются траекториями движения другого небесного тела, попавшего в «зону влияния» более массивной звезды или планеты.

Рассмотренная часть космоса может быть представлена как пространственно-временной континуум. Но тут возникает одна сложность, имеющая не только терминологический характер. Если мы предполагаем пространство ограниченно делимым, то непрерывность — континуум, — пространства — времени будет определяться бесконечной делимостью времени. Но поскольку в традиционном понимании физики величина времени не может быть меньше некоторого значения, а именно, меньше значения Планковского времени, то время не может считаться бесконечно делимым. Тогда причем здесь континуум? И непрерывность чего выражает это понятие? Нового словосочетания «пространство — время»? Нет, противоречие такого понятия на лицо. Устранить такое противоречие возможно, сохранив термин «пространственно-временной континуум», если считать время не самостоятельной сущностью в природе, а производной от пространства и скорости движения величиной. Мы получаем возможность выражать длительность времени, то есть само время, величиной, значение которой отделено от ее физического представления, как имеющего ограниченную делимость, и могущей выражаться значением, сколь угодно малым; то есть настолько малым, насколько угодно нашему сознанию. В противном случае термин «пространственно-протяженный континуум» наиболее правильно бы отображал суть этого понятия, поскольку здесь бы сохранялось, хоть и в не явном виде, понятие движения через протяженность пространства, как величину, эквивалентную времени.

* Относительно движения, гравитации и времени необходимо выяснение двойственного, по крайней мере, неоднозначного, толкования. Гравитация, несомненно, имеет место. Но что это? Сила притяжения или искривление пространства? Сила притяжения или отталкивания магнита проявляется для нас очевидным образом: через отклонение стрелки компаса или через расположение железных опилок вдоль силовых магнитных линий, соединяемых полюса магнита. Но неподвижное магнитное поле статично, чем физически оно представимо? Откуда возникает энергия обычного куска магнита? И что ее поддерживает с течением времени? Сила притяжения, гравитация, определяет вес тела; его потенциальная энергия определяется массой тела и его расстоянием от поверхности земли. Наверное, есть опыты, показывающие поле гравитации отдельного тела подобно магнитному полю. Но какие эксперименты могут подтвердить искривление линии действия силы взаимного притяжения, являющейся прямой, соединяющей центры взаимодействующих тел? Сами космические тела движутся в пространстве, и их движение не прямолинейно, и нет абсолютной равномерности их движения. И какое место во всем этом имеют гипотетические частицы, не открытые пока, гравитоны?