Леонид Михайлович Мерцалов
Природа и свойства физического времени
Заключение
Исследование, которое мы начали с анализа второго закона Ньютона, завершено. Отталкиваясь от законов, выведенных с помощью абсолютного времени, мы естественным образом перешли к единичному процессу и его временному интервалу. Сделанное первоначальное предположение, что временной интервал в ключевых законах физики и, соответственно, в решаемых на его основе задачах, описывается одной и той же закономерностью, полностью подтвердилось.
Кроме того, наше исследование благополучно преодолело «бритву Оккама». За все исследование не пришлось ввести ни одного дополнительного искусственного предположения, призванного объяснить неувязки внутри концепции. Наоборот, многие натяжки в существующих теориях получили свое естественное и убедительное объяснение. Точно так же все новые результаты, полученные по ходу исследования свойств временного интервала, не потребовали ввести ни одного произвольного предположения или постулата, на основе применения которого они были бы получены. Напротив, эти результаты таким же естественным и неоспоримым образом вытекали из известных и давно проверенных практикой закономерностей. И как конечный результат проведенного исследования можно определенно утверждать:
выражение для временного интервала сохраняет свою структуру и физический смысл неизменными не только для ключевых, но также и для любых, используемых в физической теории, зависимостей.
Везде, где в физической теории время употребляется как аргумент, оно несет в себе смысл, определяемый зависимостью для временного интервала. Мало того, поскольку время широко используется в физической теории, оно может служить удобным инструментом для проверки правильности ее динамических построений. Если в выдвигаемых гипотезах время сохраняет выясненный нами физический смысл, то эти гипотезы верны. Если не сохраняет, то ложны. При этом вопросы применения выражения, описывающего временной интервал для нужд теорий конкретных исследователей сознательно нами не затрагивались, так как это тема, с одной стороны, совершенно другого исследования, а с другой стороны, прерогатива исследователей, занимающихся достаточно узкими вопросами физической науки. Для решения этих узких задач нужно просто использовать явные выражения для временного интервала, если они существуют в исследуемой научной отрасли, если же нет – воспользоваться какой-либо производной по времени от исследуемых величин, произведя ее интегрирование.
Сюда же нужно добавить важное для всякой теории уточнение. Есть ли необходимость в экспериментальной проверке самой закономерности для временного интервала, полученной нами в этом исследовании? Как видно из представленного обсуждения, надобности в такой проверке не усматривается. Закономерность для временного интервала выведена из второго закона Ньютона с применением элементарных, досконально исследованных приемов. На закон Ньютона при этом не налагалось никаких специальных внешних ограничений. А поскольку этот закон экспериментально проверен бесчисленное количество раз и признан объективно описывающим свойства действительности (с некоторыми внутренне присущими ему условностями), то закономерность для временного интервала в силу этого не требует дополнительной экспериментальной проверки. Такую проверку можно осуществить только для успокоения скептиков. Мало того, сама она (закономерность) может служить хорошим способом проверки различного рода положений физической теории, о чем тоже уже было сказано. Следствия же, вытекающие из существования временного интервала, – наличие минус-времени, недираковского антимира, гравитационных «зарядов» и т. д. – напротив, требуют тщательного осмысления и скрупулезнейшей экспериментальной проверки.
Подводя итог, заметим следующее: в многочисленных рассуждениях о времени, как правило, происходит смешение двух совершенно разнородных понятий. Первое понятие относится к символьному математическому оформлению закономерностей, найденных исследователями в результате научного поиска. Время, которое для этого применяется, как раз и есть абсолютное математическое время Ньютона, введенное им еще в начале становления физики как науки и сохранившееся в ее закономерностях и способах их получения до сих пор в неизменном виде. Если взять любую полученную с тех пор зависимость, везде вы найдете время как аргумент, имеющий единственное измерение, а именно длительность. Применяя такой вид времени, заранее заданный как равномерная однородная и непрерывная последовательность промежутков, исследователи полностью исключили влияние его собственных изменений на связи между исследуемыми величинами, отчего связи эти выступили отчетливо и вполне адекватно реальным физическим явлениям. До сих пор применение абсолютного времени вполне удовлетворяло потребности науки в фиксировании динамики изменений реального мира. И свернутые свойства времени, употребляемого в физических исследованиях, не применялись в повседневной научной практике. Второе понятие, названное Ньютоном относительным, характеризует то реальное время, которое существует в природе безотносительно к каким бы то ни было научным методам и безотносительно к способам наблюдения или способностям наблюдателя. Как мы выяснили, оно имеет вполне конкретное происхождение и физическое содержание в виде временного интервала. Свойства этого времени можно и наблюдать, и измерить. Переходя к символьному изображению времени, можно констатировать, что эти свойства существуют в абсолютном времени, которое представляет собой как бы абстракцию уже существующей абстракции в свернутом виде. То есть в символьном применении абсолютного времени уже существуют, но не используются свойства временного интервала. Сам же временной интервал, вид и свойства которого мы определили из законов Ньютона, характеризует вид и свойства того реального времени (относительного), которое было отстранено Ньютоном от участия в символьном математическом изображении физических закономерностей. И если на начальном этапе развития математической физики такое отстранение было вполне закономерно, то столь же закономерно применение временного интервала теперь, когда здание математической физики в общих чертах построено. Можно надеяться, что применение времени как функции вкладываемой в процесс энергии и преодолеваемой инерции процесса, позволит прояснить многие затруднения современной теоретической физики и станет такой же обыденной процедурой, как и применение абсолютного времени.
И все же главный результат настоящего исследования заключается в том, что время как физическое явление, т. е. реальное физическое время, не содержит в себе ничего таинственного. Оно имеет четко выраженный физический смысл, его можно без особых трудностей вычислить, оно зависит от уровня материи, на котором ведется исследование, и сохраняет свою внутреннюю структуру независимо от этого уровня.
И, в заключение, можно, наконец, подвести черту под попытками осмыслить явление времени как реальность и как категорию мышления. Что касается времени как категории мышления, то здесь нужно отметить главную ее особенность. Представление о времени как о форме материи есть грубое искажение действительности.
Физическое время, которое мы рассматриваем, всегда было и всегда будет лишь свойством, объективно присущим движению материи, и ничем иным.
Движение материи воплощается в процессах, это движение составляющих. Каждый процесс есть взаимодействие сил, сопротивляющихся изменениям в процессе, и сил, побуждающих эти изменения. Из-за действия сил сопротивления существует инерция развития, процесс происходит не мгновенно, а с некоторой задержкой, запозданием. То есть каждому реальному процессу соответствует некоторая длительность, которая и есть время в нашем понимании. Никакой другой длительности в действительности не существует. Всякая наблюдаемая в реальности произвольная длительность складывается из бесчисленного количества длительностей элементарных процессов. А поскольку среди реальных природных процессов существуют длительности, бесконечные по сравнению с длительностью жизни наблюдателя, то можно сказать, что суммарное наблюдаемое время длится для нас, как наблюдателей, вечно.
Новое понимание времени, вытекающее из глубокого осмысления полученной зависимости для временного интервала, позволило объяснить некоторые особенности известных физических закономерностей и принесло по ходу исследования новые позитивные результаты.
1. В теоретических исследованиях физическое время является параметром, принципиально не выделяющимся среди других общепринятых параметров, таких как, например, сила, масса, скорость, ускорение и т. д.
2. Абсолютное время существует только в нашем сознании и в теоретической практике научного поиска. В реальности ему соответствует продолжительность неизмеримо длинного, непрерывного равномерного и однородного процесса.
3. Элементарный временной интервал, продуцируемый элементарным процессом, есть единственно реально существующая продолжительность, то есть единственно реально существующий в природе промежуток времени. Все другие длительности, которые мы наблюдаем, складываются из этих элементарных временных интервалов.
4. Никакого единого для всей Вселенной времени не существует. В эксперименте и в исследованиях мы сами заставляем все применяемые или воображаемые часы показывать одно и то же время, тщательно синхронизируя их реальный или воображаемый ход.
5. Природа физического времени для любого реального единичного процесса одинакова и заключается в противоборстве сил сопротивления изменениям в процессе и вложенной в процесс сторонней энергии.
6. Любой процесс, имеющий реальную продолжительность, требует для своего осуществления вложения энергии из стороннего источника, часть которой может безвозвратно уходить из процесса уже во время его развития.
7. Физическое время не является самостоятельной материальной сущностью.
8. Время представляет собой свойство движения материи, а не ее форму.
9. Временной интервал строго локален.
10. Продолжительность временного интервала зависит от отношения величины внутренней инерции процесса, к величине преобразуемой в этом процессе энергии и изменяется в соответствии с изменениями этих параметров.
11. Временной интервал принципиально зависим от вида протекающего процесса, формы и количества вложенной энергии, а поэтому не имеет никаких ограничений по длительности (от условно бесконечно малой до условно бесконечно большой) и по форме проявления.
12. В различных процессах, особенно космогонических, темп временного интервала зависит от величины и формы изменения участвующей в процессе энергии.
13. «Ход» времени – это не внепространственное перемещение, это изменение состояния, это изменение в процессах.
14. Встречное время есть неизбежное следствие фундаментальных свойств пространства, выраженных вторым законом Ньютона и зависимостью для временного интервала.
15. Существование встречного времени (встречного направления протекания процессов) делает возможным существование недираковского антимира.
16. Вселенная, по теории Наана, подтверждённой нашим исследованием, имеет две отдельные противостоящие части – Вселенная и Антивселенная. Время (продолжительность одинаковых процессов) в одной из них течёт из нашего прошлого в наше будущее (Вселенная), а во второй (Антивселенная) – из нашего будущего в наше прошлое. А Т-инвариантность физических законов объединяет в абстракции существование в реальности этих двух независимых ветвей развития процессов, направленных навстречу друг другу.
17. Находясь в пределах одной ветви временного потока (как плюс-времени, так и минус-времени), перемещаться в прошлое этого потока принципиально невозможно, поскольку такое перемещение противоречит всеобщей энергетической направленности процессов в потоке.
18. Перемещение в прошлое через организацию временной петли, т. е. инверсии времени, пространства и зарядов в теле наблюдателя также невозможно по совокупности многих свойств времени и пространства.
19. Использование изменяемого неабсолютного времени в научных исследованиях может значительно расширить их возможности.
20. Поскольку тщательный анализ свойств специальной теории относительности, проделанный в Приложении № 1, показал отсутствие в реальности изменения свойств пространства и времени при равномерном прямолинейном движении, отпала необходимость в определении специальных релятивистских свойств временного интервала.
В ходе исследования были также получены и новые выводы относительно свойств некоторых физических явлений:
1. Электромагнитные поля непосредственно не взаимодействуют с вакуумом.
2. Взаимодействие заряда и вакуума осуществляется исключительно через инертную массу носителя заряда.
3. Вакуум имеет свойства и структуру, похожие на свойства и структуру электромагнитного поля, но со своими, присущими только вакууму, особенностями, которые еще следует определить.
4. Инертная масса есть, с одной стороны, характеристика свойств вещества, от которых зависит форма его взаимодействия с вакуумом, с другой стороны, это характеристика свойств среды (вакуума), в которой движется материальная точка.
Получив такие результаты, можно надеяться, что в долгих спорах о природе времени и тем более в разнообразных спекуляциях вокруг него раз и навсегда будет поставлена точка, которая окажется отправным пунктом новых исследований, ведущим к новым неожиданным и многообещающим открытиям.
Список литературы
1. Аристотель. Сочинения: в 4 т. – М.: Мысль, 1976.
2. Александров, П. С. Введение в теорию групп. – М.: Наука, 1980.
3. Андраде э Силва. Поля, частицы, кванты / Андраде э Силва, Ж. Лошак. – М.: Наука, 1972.
4. Владимиров, Ю. С. Пространство-время: явные и скрытые размерности, – М.: Наука, 1989.
5. Галилей, Г. Избранные произведения: в 2 т. Т. 1—2. – М.: Наука, 1964.
6. Горелик, Г. Е. Почему пространство трехмерно. – М.: Наука, 1982.
7. Гуревич, Л. Э. Происхождение галактик и звезд / Л. Э. Гуревич, А. Д. Чернин. – М.: Наука, 1987.
8. Гоббс, Т. Левиафан, или материя, форма и власть государства церковного и гражданского / Т. Гоббс // Избр. произведения: в 2 т. – М.: Мысль, 1964.
9. Дубровин, Б. А. Современная геометрия / Б. А. Дубровин, С. П. Новиков, А. Т. Фоменко. – М.: Наука, 1979.
10. Иродов, И. Е. Основные законы электромагнетизма. – М.: Высшая школа, 1991.
11. Капра, Ф. Дао физики / Ф. Капра. – СПб.: «ОРИС»; «ЯНА-принт», 1994.
12. Козырев, Н. А. Время как физическое явление / Н. А. Козырев // Моделирование и прогнозирование в биоэкологии: сб. науч. тр. – Рига, 1982.
13. Козырев Н.А. Астрономическое доказательство реальности четырехмерной геометрии Минковского // Проявление космических факторов на Земле и звездах. – М.-Л.: 1980, с. 85–93.
14. Корн, Г. Справочник по математике / Г. Корн, Т. Корн. – М.: Наука, 1968.
15. Кондаков, Н. И. Логический словарь-справочник. – М.: Наука, 1975.
16. Ломсадзе, Ю. М. Теоретико-групповое введение в теорию элементарных частиц. – М.: Высшая школа, 1962.
17. Математическая энциклопедия: в 5 т. Т. 1—5. – М.: Советская энциклопедия, 1977.
18. Мухин, К. Н. Введение в ядерную физику. – М.: Атомиздат, 1965.
19. Наан, Г. И. Симметричная Вселенная // Публикации Тартусской астрономической обсерватории. – 1964. – XXXIV. – № 2. – С. 421—444.
20. Ньютон, И. Математические начала натуральной философии. – М.: Наука, 1989.
21. Рейхенбах, Г. Философия пространства и времени. – М.: Прогресс, 1985.
22. Смирнов, В. И. Курс высшей математики: в 5 т. Т. 1—5. – М.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1956.
23. Соколов, А. А. Квантовая механика / А. А. Соколов, Ю. М. Лоскутов, И. М. Тернов. – М.: Просвещение, 1965.
24. Терлецкий, Я. П. Электродинамика / Я. П. Терлецкий, Ю. П. Рыбаков. – М.: Высшая школа, 1990.
25. Турсунов, Акбар. Философия и современная космология. – М.: Политиздат, 1977.
26. Фейнман, Р. Характер физических законов. – М.: Наука, 1987.
27. Фихтенгольц, Г. М. Основы математического анализа. Т. 1—2. – М.: Физматгиз, 1960.
28. Чернин, А. Д. Звезды и физика. – М.: Наука, 1984.
29. Чернин, А. Д. Физика времени. – М.: Наука, 1987.
30. Шкловский, И. С. Звезды: их рождение, жизнь, смерть. – М.: Наука, 1984.
31. Шноль, С. Э. Космофизические факторы в случайных процессах. – Стокгольм: SVENSKA FYSIKARKIVET, 2009.
32. Эйнштейн, А. К электродинамике движущихся тел / А. Эйнштейн // Собр. науч. тр. Т. 1. – М.: Наука, 1965.
33. Эйнштейн, А. Эволюция физики / А. Эйнштейн, Л. Инфельд. – М.: Наука, 1965.
34. Энгельс, Ф. Анти-Дюринг / К. Маркс, Ф. Энгельс // Соч. Т. 20. – М.: Государственное издательство политической литературы, 1961.
Приложение №1
Л.М.Мерцалов
Относительность одновременности и преобразования Лоренца
Предисловие
Кризис фундаментальной теоретической физики вырвался, наконец, на просторы Scientific American и Nature. Известнейшие ученые с горечью и сожалением обсуждают вопрос о конце фундаментальной физической науки как таковой и перспективах научной деятельности в частности. Прогнозы даются неутешительные: еще пятьдесят – семьдесят лет такого развития, и фундаментальную физику можно будет исключить из числа занятий, достойных современного цивилизованного человека. В дальнейшем, ввиду ее нерезультативности, ею будут заниматься лишь эзотерики и мистики, а объективное знание останется областью одних только прикладных дисциплин. При этом основная идея, которая приводит к подобному выводу, заключается в том, что конец фундаментальной физической науки есть естественный результат ее развития, что человечество в этом отношении дошло до пределов познания и далее продвигаться в этом направлении уже не может.
Не говоря уже о том, что нынешние ученые абсолютно не ориентируются в том, на каком этапе развития фундаментальной физической науки они находятся, они даже и не пытаются осмыслить природу кризиса, его истоки и причины его появления. Считается, что современная физическая наука с самого начала своего появления развивалась непрерывно, поступательно и бескризисно. Один из «специалистов» даже назвал ее физикой Галилея – Эйнштейна, подчеркивая это непрерывное развитие, чем выбросил на помойку истории И.Ньютона с его законами. Поэтому она, по его мнению, исчерпав свой потенциал, должна спокойно почить в бозе, к удовлетворению сторонников партии «зеленых».
Между тем, если говорить о современной фундаментальной физике, мало того, что развивалась она неравномерно и пережила много мелких недоразумений, но, кроме того, в начале XX века получила со стороны А.Эйнштейна мощный удар, от которого не оправилась до сих пор. Этот удар заключался в том, что основные понятия и законы теории объявлялись «…свободными изобретениями человеческого ума,… не выводимыми из опыта…» (Эйнштейн А. «О методе теоретической физики»). До него господствовал другой принцип, принадлежащий тому самому отвергнутому И. Ньютону, – принцип «гипотез не изобретаю». С отмены этого принципа и начался тот кризис фундаментальной физической науки, который мы имеем в настоящее время. Поэтому, вместо того, чтобы твердить о конце науки, бессмысленности научного творчества и ограниченности материалистического мировоззрения, неплохо было бы сначала разобраться в причинах кризиса, его движущих силах и формах проявления. И отталкиваться нужно от 1905 года. От создания А. Эйнштейном знаменитой и вездесущей теории относительности, которая усилиями научной элиты к XXI веку оказалась пробным камнем испытания на научность для любой физической теории.
К настоящему времени в обширной критической литературе, посвященной теории относительности, сложился определенный стиль анализа этой теории. Он заключается в том, что в начале такого анализа отмечаются наиболее явные с точки зрения физического смысла несуразности, рассматриваются вытекающие из положений теории неустранимые парадоксы и на этом основании делается вывод о полной несостоятельности теории Эйнштейна. Далее предлагается свой вариант теории, по мнению автора, свободный от подобных ошибок. Разбираться в том, что позитивного принесла теория относительности в теоретическую физику, никто не хочет. В ответ апологеты теории обвиняют критика в узости мышления, приверженности закостенелому здравому смыслу и отсутствии творческого начала в его критике, отвергая его истолкование явлений. В результате каждый остается при своем мнении и никакого конструктивного диалога не происходит. Но поскольку теория относительности занимает в настоящее время ключевую позицию в списке теорий, использующихся для объяснения строения и взаимодействия элементов мироздания, настоятельно необходим тщательный и придирчивый анализ оснований самой теории для уяснения прочности этих оснований и применимости их для объяснения того самого строения мироздания в условиях выявившегося общего и всеобъемлющего кризиса фундаментальной теоретической физики.
Поскольку традиционный анализ теории относительности мало способствует уяснению ее места в позитивной науке, превращаясь по ходу разбирательства в обмен взаимными оскорблениями, в нашем анализе применен иной способ исследования этой теории – анализ теории относительности в пределах, строго заданных ее начальными условиями. То есть, оставаясь строго в пределах логики Эйнштейна, используя применяемую им методику построения доказательств и объяснения явлений, принимая начальные условия его теории полностью и без критики, делается попытка выяснить истинный физический смысл теории и следствий, из нее вытекающих. Попутно также делается попытка определить подлинное место теории относительности в системе научного знания и применимость ее для объяснения широкого круга явлений, исследуемых современной физической наукой. Создание теории, заменяющей теорию относительности, категорически не входит в число задач настоящего исследования.