Пространство и время
Собственно говоря, предыдущий пост "Время" был написан специально для обсуждения проблемы пространства и времени в этом посте.
В этом предыдущем посте, я выдвинул предположение, что время есть абстракция для измерения движения.
Но обратимся теперь к Общей Теории Относительности.
Она является геометрической теорией гравитации, где время является 4-й осью 4-х мерного псевдоэвклидового пространства. Псевдоэвклидового, потому что ось времени несколько отличается математически от остальных 3 пространственных осей. Например, если в эвклидовом 3х мерном пространстве, квадрат расстояния между 2 точками равен:
l2=(Δx)2+(Δy)2+(Δz)2
то в геометрической модели пространства общей теории относительности интервал между двумя событиями равен:
(Δs)2= (Δct)2-(Δx)2-(Δy)2-(Δz)2
или
(Δs)2= -(Δct)2+(Δx)2+(Δy)2+(Δz)2
Различие в этих формулах связаны с различным расположением оси времени. Но не суть,
все равно, видно, что это явно не эвклидова геометрия, так как в отличие от первой формулы, у обоих явные отклонения от теоремы Пифагора. Поэтому она и называется псевдоэвклидовой.
Зачем вообще понадобилась эта 4х мерная геометрия?
Дело в том, что если бы информации о положении в пространстве можно было бы получить мгновенно, то тогда абсолютно не нужна была бы ось времени.
Собственно говоря этим и отличается современное представление о движении от представления классической физики. Галилею легко было сказать, что вот мы измеряем положение тела в 0-ю секунду, а затем измеряем в 1-ю. Но если мы не можем измерить это положение мгновенно? Если мы будем глядеть на то, как оно пролетело через секунду какое то деление какой-то шкалы, какое-то время понадобится свету, чтобы долететь от тела до наших глаз. В этом случае без учета значения Δct обойтись невозможно.
Чисто теоретически можно предположить следующую последовательность создания Общей теории относительности.
Один физик, назовем его Эйнштейном, создал специальную теорию относительности.
Эта теория рассматривала только инерциальные системы отсчета. И эта теория явно не подходила к описанию движения в гравитационном поле. И само это поле распространялось как бы мгновенно, а если не мгновенно, то применение к нему формул Максвелла для электромагнитного поля давало неудовлетворительный результат в виде отрицательной потенциальной энергии.
Естественно Эйнштейна это не удовлетворяло, он бы хотел распространить теорию на неинерциальные системы отсчета и на системы в поле гравитации.
И у него в голове уже сложился постулат об эквивалентности ускоренной системы отсчета, находящимся далеко от массивных тел, то есть в отсутствии гравитации, и неподвижной системы отсчета находящийся вблизи массивного тела, то есть под действием гравитации.
И второй постулат об эквивалентности гравитационной и инертной массы, из которого следовало, что в гравитационном поле тела двигаются одинаково, то есть их траектория зависит только от свойства пространства, а не от их массы.
То есть пространство каким то образом диктует телам как двигаться. Но гравитационное поле создается также телом с массой, то есть тела каким то образом воздействуют на это пространство.
Но как он не пытался снабдить эту теорию математическим аппаратом, ничего не получалось.
В это время другой физик, назовем его Минковским, придумал геометрическое представление специальной теории относительности. Для простоты и наглядности вывода формул по преобразованию координат и времени в системе координат, движущейся относительно наблюдателя.
Естественно, он это опубликовал, а Эйнштейн прочитал. И все сложилось. А если тела с массой искривляют это 4-х мерное пространство? Тут много времени у Эйнштейна отняло изучение тензорной геометрии многообразий. Но в конце концов родилась общая теория относительности.
Чисто умозрительно это можно выразить следующим образом. Допустим 2 человека вышли с экватора с пунктов A и Б под прямым углом к экватору, то есть параллельно друг другу. Если идти долго, долго по дорожке, то выяснится, что несмотря на всю параллельность они сближаются, чтобы столкнуться лбами на полюсе. А если предположить, что это они своими массами изогнули плоскость в шар, то это и есть примерно геометрическая теория их притяжения к друг другу.
Но только это ни разу не близкое представление искривленного пространства. На самом это деле это искривление более ближе к конскому седлу, чем к сфере. И вот если кто-то сможет представить конское седло в псевдоэвклидовом пространстве, то он попадет в точку.
Расчеты Эйнштейна невероятно сложны. Когда физик-теоретик проверяет их, он видит, что они безупречны. Но погрузившись в них, он видит только детали, общей картины - нет. То есть за деревьями он не видит леса.
А лес в том, что Δct вносит вклад во все гравитационные эффекты гораздо больший вклад чем перемещение по остальным осям.
Если вернуться к предыдущему примеру, то даже никуда не двигаясь, наши путешественников в пунктах А и Б неумолимо бы тянуло друг к другу. То есть как будто они на самом деле не стояли. А двигались вдоль оси и причем со скоростью света.
А вот это уже, я бы сказал, натяжка. Ведь что такое ось ct? Это просто абстракция. К нашему 3х мерному пространству никакого отношение не имеющая.
И, по по моему глубокому убеждению, время само по себе является абстракцией для наблюдения движения, а чем я писал в предыдущем посте.
Так может пространство все таки 4х мерное, а мы все летим вдоль одной из осей со скоростью света?
Или теория Эйнштейна не верна?
Но как же тогда прецессия орбиты Меркурия? Ведь результат расчета по формулам Эйнштейна просто потрясающе совпал с наблюдаемой прецессией. Совпадение? Не думаю.
А как же видимые во время затмения Солнца звезды, находящиеся за Солнцем?
То есть если подходить к общей теории относительности с позиций экспериментальной физики, то ни одним экспериментом она не скомпрометирована.
И нельзя просто так сказать, что теория неверна, надо тогда как то по другому объяснить вышеназванные эффекты, полностью согласующиеся с вычислениями общей теории относительности.
Тогда получается что?
А получается, что мы все таки движемся со скоростью света.
Только не вдоль оси времени.
Представим, что наша вселенная это что-то вроде расширяющегося мыльного пузыря в 4-х мерном пространстве. И то, что Минковский с Эйнштейном назвали осью ct есть направление в котором этот пузырь раздувается. Мы этого направления не видим, потому что свет устроен так, что может путешествовать только по 3 осям этого пузыря, и не может перемещаться перпендикулярно всем им. А псевдоэвклидовость объясняется именно конфигурацией этого пузыря.
Причем раздувается пузырь со скоростью света. Вернее так, он раздувается с какой то скоростью, а фотоны, так как не имеют массы, могут распостраняться таким образом, что составляющая их движения перпендикулярная вектору раздувания пузыря в конкретной точке может быть равна только скорости этого раздувания. И ничему больше.
Это объясняет многое.
В первую очередь темную энергию.
Это и есть энергия черпаемая для надувания пузыря в 4-х мерном пространства.
Допустим некая 4-х мерная девочка надувает этот мыльный пузырь, тогда темная энергия - это энергия ее легких.
Во вторую очередь проблему потенциальной энергии гравитационного поля. На самом деле проблемы нет. Ну крутятся шарика вокруг друг друга, никакая энергия при этом не тратится. Они крутятся, потому что их массы искажают пузырь, и они просто двигаются по кратчайшим траекториям.
Но вот если они столкнутся? То тогда они окажут сопротивление надуванию пузыря, и энергия легких 4-х мерной девочки, то есть темная энергия потратится на нагревание этих шариков. Что вообщем-то слегка притормозит расширение нашей вселенной, вернее вычтет толику из его ускорения.
Но если это предположение верно, то якобы вытекает некоторое следствие, из того, что вселенная расширяется с ускорением. Следствием якобы будет, что меняется скорость раздувания пузыря, а значит и скорость света. Но, это не так. Конечно, если бы была возможность как-то сохранить эталон метра в течении, допустим, милиарда лет, то да в этих метрах скорость света увеличилась бы. Но дело в том, что пространство расширяется все. То есть эталон метра вместе с ним. Впрочем как и тело человека.
Вот и все дела.