В.Гагин "Системный синтез ("Лезвие жизни")"
ГЛАВА IV
"Отыскивание законов физики - это вроде детской игры в кубики, из которых нужно собрать целую картинку. У нас огромное количество кубиков, и с каждым днем их становится все больше. Многие валяются в стороне и как будто бы не подходят к остальным. Откуда мы знаем, что все они из одного набора? Откуда мы знаем, что вместе они должны составить цельную картинку? Полной уверенности нет, и это нас нисколько не беспокоит. Но то, что у многих кубиков есть нечто общее, вселяет надежду. На всех нарисовано голубое небо, все сделаны из дерева одного сорта...".
(Ричард Фейнман)
4.1. Фундаментальные взаимодействия в Природе
(Материя, масса, энергия, пространство, время, информация)
"История философии науки может представить много примеров тех преимуществ, которые можно извлечь из заранее принятой гипотезы, и тех ошибок, которым мы подвержены, полагая, что она соответствует истинному объяснению природы".
(Лаплас)
4.1.1. Вещество, материя, масса.
"Я предпочитаю то, что можно увидеть, услышать и изучить".
(Гераклит)
В настоящей главе, рассмотрим фундаментальные взаимодействия в Природе. Взаимодействия, благодаря которым, Природа самоорганизуется и эволюционирует. Начнем с материи, массы, тесно связанных с энергий. Естественные науки, самые продвинутые, в изучении окружающего нас мира. Но от этого, не уменьшается количество вопросов и проблем, терзающих ученых.
Для рассмотрения и раскрытия интересующих нас вопросов, вспомним некоторые законы и положения классической и современной физики. Выводы, к которым мы придем, должны основываться на объективной реальности нашего мира, на законах и принципах, не вызывающих сомнения у современной науки и, безусловно, ею признанных.
Итак, материя, в философии - это категория, характеризующая объективную реальность, независимо от человеческого восприятия. Физика, под материей, понимает все виды существования вещества.
Природа триедина. Наряду с материей, активное участие в творении принимает энергия и информация. На их взаимодействиях, на свойствах пространства-времени, остановимся подробнее. Нас интересуют многие естественнонаучные проблемы, о точки зрения, организации и эволюции систем.
Упорядоченность и усложнение структур организованной материи - систем, не означает совсем, что окружающий мир, структурируется и совершенствуется равномерно, повсеместно и поступательно. Наоборот, наука утверждает что возникновение упорядоченности в системе, под воздействием надсистемы (внешних сил), вызывает беспорядок в большей системе, в окружающей среде. Но, хаос внесенный в большую систему, обязательно, повышает "порядок", в меньшей системе. Если следовать такой логике, то Вселенная, как сверхсистема, должна деградировать, а не эволюционировать. Эволюцию, усложнение, прогрессивную структуризацию, совершенствование Природы, Космоса, можно объяснить только влиянием внешнего фактора, способного влиять на энтропию
Влияние, этого внешнего фактора, реализуется через фундаментальные взаимодействия, не только материально-энергетического и пространственного характера, но и информационно-энтропийные процессы.
Итак, масса. Это слово, похоже, звучит, на многих европейских языках. Происходит от латинского "massa", означающего, первоначально, кусок теста или пасты. Латинское слово, - произведено от греческого "маzа", обозначающего "ячменное зерно". В физике употребляется с начала 17 ст.
Над сущностью этого фундаментального понятия, задумывались, практически все, великие мыслители.
Аристотель в "Метафизике" пишет: "Под материей я разумею то, что само по себе, не обозначается, ни как определенное по существу, ни как определенное по количеству, ни как обладающее, каким-либо из других свойств, которыми бывает, определено сущее".
Ученые, долго, считали такое определение туманным, примитивным и ошибочным. Но, современная наука приходит к выводу, что Аристотель, возможно, более прав, чем его потомки.
Ньютон в "Математических началах натуральной философии" пишет: "Количество материи /масса/, есть мера таковой, устанавливаемая пропорционально плотности и объему ее."
А в своей "Оптике" он замечает: "Бог, в состоянии сотворить частицы материи, различных размеров и фигур, и в нескольких отношениях к пространству и, возможно, различных плотностей и сил."
Оригинальное понятие массы, определил Лейбниц. В апреле 1669 г., он пишет: "Первоначальная материя представляем собой саму массу, в которой нет ничего, кроме протяженности и антитипии, или непроницаемости."
Для Ньютона масса была носителем силы инерции, а количество материи, было пропорционально этой силе. Кант полностью отвергает ньютоновское понятие силы инерции, несмотря на прославленное имя того, кто ввел это понятие.
По-своему понимали массу и материю Лавуазье, Эйлер, Мах. Масса по определению известного советского физика Иоффе является "мерой количества материи". Насколько усложнилось понятие в наше время, проиллюстрируем примером.
В январе 1958 г. на Международном симпозиуме, состоявшемся в Калифорнийском университете, Ганс Гермес дал такое определение:
Масса:
aххo = dtsVtVyVyоVvVvоV(Gxy۸Gxoy۸GSyyo۸Vel_Svty۸Vel_Svotyo۸aIvI = (IvoI)۷(Gxxo۸α = 1)
На нетехническом языке, это будет звучать: " Масса х, в a paз больше, чем масса хо, означает, что существует система S, мгновение t, и мгновенные точечные массы у и уо, генетически тождественные, соответственно Х, Хо, скорости которых, непосредственно перед столкновением, U и Uо, находятся в отношении IUоI: IUI = а. Если, х и хо, генетически тождественны, то отношение масс равно единице".
Все равно, непонятно? И не удивительно. Не будем гнаться за изысками определений, все усложняющейся, физики. Постараемся следовать во всем принципу "бритвы Оккама" - отсекать все чрезмерно и неоправданно усложненное.
Классическая физика, на стороне Ньютона, давно, и не разочаровалась в нем. Принятое ею определение массы звучит так:
Массой называется скалярная величина, являющаяся мерой инертности тел в поступательном движении. Масса m материальной точки равна отношению модулей векторов ее веса Р и ускорения свободного падения g:
m = Р/g
Ньютоновская механика, строго говоря, различает три рода массы:
1.Инертную массу, которая определяется, на основании второго закона движения Ньютона, через ее противодействие независимой от массы, силе.
2.Активную гравитационную массу, определяемую как материальный источник гравитационного поля или, как массу, которая индуцирует гравитацию.
3.Пассивную гравитационную массу, определяемую как материальный объект гравитационного притяжения, или как массу, склонную к восприятию гравитации. Традиционная классическая механика, провозглашает универсальную пропорциональность, для всех трех родов массы. Пропорциональность инертной массы тела, его пассивной гравитационной массе, впервые была сформулирована Ньютоном, на основе его экспериментов с маятниками, и экспериментально подтверждена, со все возрастающей точностью, Весселем, Этвешем, Пекаром, Саутернсом, Зееманом, и другими.
Для простоты, активную и пассивную гравитационные массы объединим в гравитационную массу, величину определяющую меру гравитационного взаимодействия, рассматриваемого тела, с другими телами.
Закон всемирного тяготения говорит, что любой объект на расстоянии r от своего центра масс создает гравитационное ускорение:
аG = Gm/r2
где G - гравитационная постоянная, а m - масса. В системе СИ:
G = 6,67.10-11 Нм2/кг2
Ученых долго волновал вопрос: эквивалентны ли они? Опыты ставил еще Ньютон.
В опытах физиков В. В. Брагинского и В. И. Панова, эквивалентность этих масс, доказана с точностью до 10-12.
Масса тела зависит от его скорости:
m = m0 / (1 - v2/c2)1/2
Из общей теории относительности: m = Е/с2 следует, что если масса покоя равна mо, то в ней заключена энергия: Е0 = мос2.
Следует отметитъ, что любая система, стремится перейти в состояние с минимумом энергии, выделив, при этом, избыток имеющейся энергии. Это всеобщий закон Природы. Сжатая пружина, всегда, будет стремиться распрямиться, а камень, всегда, будет скатываться с горы, выделяя энергию, чтобы прийти к состоянию, с минимумом энергии. У системы, обладающей запасом энергии, всегда есть стремление от нее избавиться /возбужденная система/. Система, стремится перейти, в наинизшее энергетическое состояние. На языке физики - это системе "энергетически выгодно". Помешать системе освободиться от энергии, может, только наложенный Природой Запрет. Этим стремлением систем и объясняется рост энтропии.
Чтобы замедлить или остановить рост энтропии, достаточно наложить запрет, на сброс энергии системой.
Сбрасывая энергию, система избавляется от активной кинетической энергии, как собственной так и полученной извне. Потенциальная же энергия, это основа основ системы. Живые системы могут расходовать, в экстремальных ситуациях, потенциальную энергию. Для этого существуют определенные механизмы.
Переход системы из возбужденного в спокойное состояние происходит двумя путями. Первый - активная энергия, передается менее активному объекту /при остывании горячего тела/, или в окружающую среду. Т.е., происходит закономерный рост энтропии - система переходит в равновесное состояние с окружающей средой, энергия равномерно распространяется в окружающей среде.
Но, есть и другой путь. Если на систему наложен запрет, на передачу активной энергии, то система, вынуждена, переводить активную энергию, в пассивное состояние, - в потенциальную энергию. Активная энергия в разумных системах, расходуется на структуризацию, создание и расширение тезауруса. Или же, системы обращают ее в массу, в материальную структуру. Происходит рост массы системы. Масса, накапливаясь, может, при определенных условиях, достичь критического значения.
Критическая масса материи, величина огромная. Чтобы ее получить, нужно, массу сжать до размеров гравитационного радиуса. Для Земли, например, ее массу надо сжать, до размеров 1 см., (по радиусу), а массу Солнца, до 3 км. При такой плотности, масса сама начинает сжиматься и проваливаться к центру. Объект превращается в "черную дыру".
Некоторые ученые предполагают, что в системе "Вселенная", расширение, постепенно, сменится сжатием, возвращаясь в состояние сингулярности, в котором она была до Большого Взрыва. Весь вопрос в том, достигнет ли масса Вселенной, при сжатии, критической массы. Если не достигнет, то ее ждет холодная смерть, если достигнет - горячая. Мнения разделились, исследования продолжаются...
Теория расширяющейся Вселенной, всесторонне обоснована. Теория А.Фридмана, объясняющая расширение и сжатие Вселенной, утверждает, что если во Вселенной, достаточно много материи, так, что средняя плотность, всех ее видов, больше, некоторого, критического значения, то искривленность пространства, вызванная тяготением этой материи, подобна искривленности сферы. Наблюдения показали, что пространство, вблизи Солнца, действительно, несколько искривлено и его геометрия, отличается от геометрии Евклида.
Но, даже вдали от больших скоплений вещества, нельзя приписывать пространству, евклидову метрику. Неевклидовость пространственного фона, наличие у пространства кривизны, отличной от нуля, определяет, относительные размеры частей пространства, в каждый момент "мирового" времени, поскольку эти размеры, связаны с кривизной. Однако, сама кривизна "мира", зависит от средних значений плотности и давления, которые, в свою очередь, должны зависеть от взаимодействия нашей мировой системы, с другими вселенными. В последние годы, ряд исследователей приходит к выводу, что расширение известной части Вселенной, на самом деле, неоднородно и анизотропно. Мировое прострадство-время, в действительности, неоднородно /по большому счету/. Данные свидетельствуют об анизотропности "мирового" пространства-времени. Это, очень важное обстоятельство, к которому мы еще вернемся. Теория неоднородной и анизотропной Вселенной, дает иную картину развития систем окружающего нас мира, нежели прежние традиционные модели.
4.1.2.Энергия
"Причина ошибки - незнание лучшего"
(Демокрит)
Еще древние греки пришли к мысли, что ничто в Природе, не исчезает без следа, и не возникает из ничего. Строгое количественное выражение этой мысли, придали, независимо друг от друга, Ломоносов и Лавуазье, сформулировав Закон сохранения вещества. А сто лет спустя, немецкие физики Роберт Мейер и Герман Гельмгольц, а также, английский инженер Джеймс Джоуль, установили Закон сохранения и превращения энергии.
С высоты современных знаний, просто удивительно, насколько труден для науки был вывод, что всеми явлениями природы, "управляет" одна и та же величина -энергия, которая никогда не исчезает, а только переходит из одной формы в другую. Сто лет назад, сопротивление и споры, вызывала идея всеобщности энергии, а теперь, кажется невероятной, мысль о том, что в Природе, могут быть явления, в которых нет энергии, или, что энергия появляется ниоткуда.
Мы привыкли считать энергию абсолютной, универсальной величиной, применимой всегда и всюду. Так ли это на самом деле? Ведь соотношение, или процессы, которые невозможны, в кругу привычных нам явлений, могут стать возможными в кругу других явлений.
Долгое время законы сохранения вещества и энергии существовали порознь, пока в начале, века Пуанкаре и Эйнштейн не объединили их соотношением:
Е = мс2
Масса и энергиям, оказались, неразрывно связаны между собой, а в системе единиц, где с = 1, просто равными друг другу. Хотя, если подходить строго, отсюда не следует прямо, что вещество - это уплотненная энергия. Ведь масса, не само вещество, а только одно из его свойств, величина его инертности, сопротивляемости изменению движения. Вот, величина сопротивления движению, и равна энергии - другой величине, характеризующей движение.
4.1.2.1. ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ. "МАССЭРГИЯ"
"...классическое понятие массы еще сохраняется в качестве пережитка. Это есть "phenomenon bene fundatum" (прочно укоренившееся явление), как однажды Лейбниц охарактеризовал массу".
(Макс Джеммер)
Когда М. В. Ломоносов и А. Лавуазье, формулировали закон сохранения вещества, они имели ввиду массу. Т.е., они утверждали, что масса всех составных частей, вначале реакции, будет равна массе всех частей, после реакции.
Количество атомов, любых, участвующих в химической реакции элементов, не меняется, а лишь переходит от молекулы к молекуле.
Но, в 20 в., обнаружилось, что закон не выполняется во многих случаях. Например, превращение водорода в гелий. Ядро атома одного из изотопов Не3 состоит из 2 протонов и 1 нейтрона. Реакции его образования, - двухступенчата. Сначала облучается водород нейтронами и получаем дейтон, - ядро состоящее из нейтрона и протона. Когда к такому ядру присоединяется электрон, то получается водород, но с массой, вдвое большей, обычного.
Далее. Если облучить воду, содержащую тяжелый водород /тяжелую воду/, протонами, то получим ядра изотопа гелия Не3. Но, при этом, выделяется огромная энергия, которая излучается электромагнитными волнами в виде γ-квантов.
Откуда они появились? Нуклоны - это ядерные частицы, нейтроны и протоны, которые притягиваются, друг к другу ядерными взаимодействиями, действующими на очень малых расстояниях (10-13см.), с большой силой.
Соединяясь в дейтон, нейтрон и протон, ускоряются. А, как известно, всякая заряженная частица, при ускорении, излучает электромагнитные волны.
Из 2 протонов и нейтрона, образовалось ядро гелия, и энергия, ушедшая в виде γ-квантов. Молекулярная масса протона равна:
Мр = 1,00728
масса нейтрона:
Мn = 1,00867
а масса ядра гелия:
МНе3 = 3,01636
Но, концы с концами не сходятся:
2Мр + Мп = 2.1,00728 + 1,00867 = 3,08323
а:
Мне3 = 3,01636
Куда исчезла масса? Она ушла в излучение. И записывается это:
2Мр + Мп = МНе3 + Мγ
т.е., 0,00687 ушло в γ-излучение.
Здесь уже, мы имеем дело, с Законом природы, открытым Эйнштейном: масса тела, изменяется с изменением его энергии, в какой бы форме эта энергия, ни была.
Масса М связана с энергией Е, как уже говорилось, формулой: М = Е/с2
где с - скорость света.
Поэтому и Mγ - масса кванта /γ-кванта/, равна:
Мγ = Еγ/с2
где Еγ - энергия γ-квантов.
Закон сохранения массы объединяется с законом сохранения энергии. Если у покоящегося протона энергия равна Ер, а у нейтрона Еп ,то умножив на с2 , получим Закон сохранения энергии:
2Ер + Еп = ЕНе3 + Еγ
Число нуклонов слева, равно числу нуклонов справа. Эта ядерная реакция записывается:
Верхние значки - число ядерных частиц, нижние - электрический заряд /заряд электрона/, они слева и справа совпадают.
Т.о., в ядерных реакциях, закон сохранения количества атомов химических элементов, не соблюдается. Действуют 2 закона: закон сохранения заряда и закон сохранения барионного заряда /числа нуклонов/.
Известно, что фотон не имеет массы покоя. В I960 г. американские ученые Паунд и Ребке доказали, что фотон имеет гравитационную массу, которая равна инертной.
Энергия фотона, определяется его частотой ν:
Е = ћν
где ћ - постоянная Планка. Но, поскольку Е = mс2 ,то:
mс2 = ћν
и:
m = ћν/c2
Бертран Рассел, в своей работе "Человеческое познание", пишет:
"Масса, есть только форма энергии, и нет основания думать, что материя не может растворяться в других формах энергии. Не материя, а энергия является основоположной в физике."
Физика преодолела долгий путь, прежде чем была показана, универсальная тождественность, массы и энергии. Встал вопрос - может ли масса полностью превратиться в энергию? Многочисленные эксперименты с антипротонами и антинейтронами, ответили на этот вопрос утвердительно. Развитие современной ядерной физики было бы невозможно, без использования, эквивалентности массы и энергии.
Масса и энергия, просто синонимы, для одной и той же физической реальности. Условно, физики называют эту субстанцию "массэргией".
Однако, Природа проявляет себя, с присущей ей, двойственностью. В обширной области физических процессов (за исключением ядерных явлений и процессе взаимодействия фундаментальных частиц) масса тела, поскольку она определяется взвешиванием, и его энергия, поскольку она определяется работой, или через произведенную, или поглощенную теплоту, сохраняются отдельно друг от друга.
Проведем аналогию с состоятельным бизнесменом, имеющим два счета: долгосрочный счет, содержащий в себе большую часть состояния, и не подвергающийся влиянию ежедневных сделок, и текущий счет, подвергающийся быстрым текущим изменениям.
В подавляющем большинстве физических процессов, при обычных условиях, "массэргия" имеет, подобным образом 2 слоя, или 2 способа проявления - пассивный или связанный способ, при котором она не принимает участия в том, что называется "энергетическими превращениями", и активный способ, при котором она подвергается этим превращениям. Преобладающая часть "массэргии" тела принадлежит пассивной компоненте и, только ничтожная часть - активной.
Возникает вопрос: почему, в обычных физико-химических процессах, значительная часть "массэргии" тела, остается скрытой и неактивной, и только малое ее количество, принимает участие в энергетических превращениях? Ответ следует искать в квантово-механических свойствах динамики атома, в существовании стационарных состояний и дискретных энергетических уровней.
4.1.2.2. ЭНЕРГИЯ В ДРЕВНЕЙ ФИЛОСОФИИ.
"...нельзя придумать ничего столь странного и невероятного, что не было бы уже высказано кем-то из философов".
(Декарт)
Вся древняя философия, особенно восточная, пронизана идеей всемогущей космической энергии. В Индии, ее называли брахманом, в Китае - дао, в Греции - архэ. Сегодня ученые ломают головы, - каким был мир до Большого Взрыва? Какими были материя, энергия? Похоже, что древние ученые и философы, знали об этом больше нас.
Анаксимандр выдвинул идею об апейроне - это беспредельная, неопределенная, бескачественная материя, находящаяся в вечном движении. Апейрон - основа сущего, из него возникает горячее и холодное, мокрое и сухое.
Демокрит признавал 2 первоначала - пустоту и атомы. Двигаясь в пустоте, они рождают вихри. Так образуются и распадаются миры.
Аристотель полагал, что есть 3 начала: форма, лишенность и материя.
В философии Древнего Китая, мир - это хаос, состоящий из мельчайших частиц - ци. Ци подразделяются на легкие, светлые, - это Ян (поднимающиеся вверх); и тяжелые, темные - Инь (падающие вниз). Они образуют дао - путь развития Вселенной. Фазовый переход, от доводородного к водородному миру, называется Тайцзи. В этот момент, ян и инь соединяются, и рождают 5 первоэлементов, или стихий: земля, вода, огонь, дерево, металл. От них произошли во Вселенной, все субстанции, все агрегатные состояния вещества: твердое - земля, жидкое - вода, газообразное - воздух, плазменное - огонь, нейтронное - железо, жидкокристаллическое - дерево.
В древнеиндийской философии, существуют понятия шуньи - пустоты, пракрити - первоматерии и брахмана - космической энергии.
Первоматерия /пракрити/ состоит из 3 элементов /гун/, которые называются: саттва, раджас и тамас. Саттва - знание, раджас - сила, тамас - тепло.
В древнегреческой философии было 4 стихии: вода, земля, воздух и огонь.
Что касается, фазового перехода, то ученые-физики Д. А. Киржниц и А. Д. Линде, в книге "Фазовые превращения в физике элементарных частиц космологии'' ("3нание", 1982 г.), пришли к выводу, что микромир и мегамир постоянно изменяются, переживают превращения, происходящие по фазам. Их и надо изучать. Большой Взрыв тоже был фазовым превращением материи - вечной, неисчерпаемой и бесконечной.
Итак, материя может обнаруживать себя, и как волна, и как частица. Это присутствует в тантризме, в индийских понятиях нада и бинду. Нада - это движение в пространстве, а бинду - точка в пространстве.
В тантризме, материя рассматривается отдельно от сознания, и в то же время, в учении сказано, что материя и сознание, неотторжимы друг от друга. В нем, можно найти концепцию квантовой взаимосвязанности из современной физики! Тантристы полагали, что пространство пронизано "волосами Шивы", которые могут изменить пространственную структуру. Уже много веков назад, они указывали на процессы расширения и сжатия в акаше - силовой среде, сводимой, в конечном счете, к эфиру. Тантра может рассматриваться, как древнейшая ветвь, современной квантовой теории.
С точки зрения квантовой физики, материя - это поле, а его частицы - концентрации этого поля.
Вернемся к энергии. Термин "энергия", впервые, ввел в обиход, в начале прошлого века, английский физик Томас Юнг, один из основоположников волновой теории света (разработал теорию цветного зрения, ввел модуль упругости, названный его именем). Занимался акустикой, астрономией, расшифровывал египетские иероглифы. До Юнга, ученые пользовались термином "живая сила".
В физике, известно, много различных видов энергии. Исследованиями их, занимались многие выдающиеся естествоиспытатели. Но, наиболее общий подход к этому понятию, нашли не физики, а философы. Определение энергии, дал Фридрих Энгельс.
Еще из школьного курса физики известно, что энергия - это характеристика запасенной работы. Энергия (с греческого) - деятельность. В возможности совершить работу, как раз и состоит то общее, что объединяет различные виды энергии: механической, тепловой, электромагнитной, химический, гравитационной, ядерной. В самом общем случае, Энгельс связал работу, со способностью различных видов материи, изменять форму своего движения. Переход, от механического движения к тепловому, от теплового - к электромагнитному и т.д., всегда, сопровождается работой. Поскольку движение, в философии, понимается очень широко - как любое изменение свойств и качеств материи, то, казалось бы, можно, сделать вывод о том, что работа и энергия - величины совершенно универсальные, присущие любым процессам и явлениям. Однако это не так.
Энгельс в очень общей форме выразил то основное, что характеризует работу и энергию, но отсюда вовсе не следует, что эти величины связаны с любым видом движения. Ведь исходя из того факта что яблоко, плод растущий на дереве, мы не станем утверждать, что на любом дереве, и даже на любом плодовом дереве, должны расти яблоки. Ничто не запрещает таких форм движения в Природе, для которых энергия, просто не имеет смысла.
В своих работах, Энгельс, не раз писал о том, что в мире, нет абсолютных свойств и качеств. Любая величина, имеет смысл, лишь для некоторой ограниченной области явлений. И энергия - не исключение. Можно быть уверенным в том, что в будущем появятся теории, в которых, место энергии, займет какая-то другая, возможно связанная с ней, но более общая, величина. Природа неисчерпаема в своем многообразии.
4.1.3. Проблемы теории относительности.
"Ньютон не мог объяснить самого тяготения, хотя сформулировал закон тяготения. Лейбниц поэтому возражал против закона тяготения. А Ньютон отвечал, что задача естествоиспытателя - понять движение часов, хотя мы и не знаем, почему гиря опускается вниз".
(Ч. Дарвин)
Теория относительности Эйнштейна предсказывает и позволяет рассчитать огромное количество новых физических явлений, в том числе и самое грандиозное явление - Большой Взрыв, в котором родилась наша Вселенная. И, вместе с тем, всего лишь несколько ее (теории) предсказаний, могут быть проверены на опыте, или с помощью астрономических наблюдений. Остальные, либо, находятся за пределами точности наших приборов, либо, относятся к космическим объектам, которые только предстоит открыть. Даже "черные дыры", пока, только гипотеза. Сила общей теории относительности, в большой логической последовательности и внутренней непротиворечивости. Но, по большому счету, это не может быть критерием абсолютной достоверности и справедливости теории.
Знаменитые уравнения тяготения Эйнштейна представляют собой систему из 10 дифференциальных уравнений, в частных производных. Они показывают, как распределение масс в пространстве, влияет на кривизну этого пространства. Т.е., показывают, как метрика пространства зависит от распределения и движения масс и, как, в свою очередь, та же метрика определяет движение вещества. Из-за чисто математических трудностей, система уравнений Эйнштейна, не поддается общему решению. Идут на всякие упрощения.
Серьезные трудности в теории относительности обнаружились сразу же после ее создания. Первым их обнаружил молодой австрийский физик Шредингер. Из его расчетов вытекало, что некоторые простые тела, например, материальная точка или шар, создают вокруг себя поле тяготения, которое, однако, не имеет энергии. Она равна нулю, во всех пространственных точках.
Еще более удивительные результаты получил немецкий физик Бауэр. Он показал, что если в совершенно пустом пространстве, прямоугольные декартовы координаты, заменить полярными, то в пространстве, сразу же, появляется гравитационное поле, да еще с бесконечно большой энергией. Другими словами, если в качестве системы отсчета использовать прямой угол комнаты, то тяготения нет, а если же, за начало координат, выбрать круглую люстру на потолке, и характеризовать положение тел, отсчитываемыми от этой люстры лучами-отрезками, то пространство, оказывается, заполнено гравитацией.
Эти парадоксы были хорошо известны Эйнштейну. Устранить их удались, лишь приняв ряд определенных условий и допущений. А полярную систему координат, как и вообще все системы, которые не переходят на бесконечности в прямоугольные, исключить. Но, чем же, полярная система координат, хуже декартовой?
Прошел уже почти век, а все попытки найти непротиворечивое выражение для энергии тяготения, неизменно, заканчивались неудачей.
Вопрос о смысле энергии, в общей теории относительности, не решен. Часть ученых, следуя Эйнштейну, считают, что гравитационное поле, вообще не имеет энергии. В соответствии с теоремой Нетер, физические процессы, в неоднородном несимметричном пространстве, должны протекать так, как, если бы само пространство, воздействовало на находящиеся в нем тела. Так вот, в теории Эйнштейна, где пространство и время имеют сложную искривленную форму, этот эффект проявляется как гравитационная сила.
Из формул, полученных Эйнштейном, вытекает, что везде, где есть кривизна пространства-времени, там обязательно возникает тяготение. А раз так - то можно предположить, что в отличие от электромагнитного и других полей, представляющих собой пространственное распределение материи, поле тяготения, гравитация - это чисто геометрическое свойство нашего мира, и поэтому, понятия массы и энергии к нему, неприменимы.
Появилась публикация, что инженер Геннадий Халюзов открыл механизм притяжения тел. Ньютон только зафиксировал явление, установил закономерность силы притяжения. от массы и расстояния. Эйнштейн, потратил большую часть жизни, на объяснение притяжения волновым давлением, носителями которого являются космические частицы, названные им гравитонами и гравитино. Но, за 90 лет, это экспериментально не подтвердилось. По мнению Халюзова, секрет гравитации - в экранном эффекте любого скопления вещества, с одной стороны, и давления на тело потока элементарных частиц, с другой. Мы, как бы припечатаны к Земле потоком этих частиц. Открытие инженера сделано четверть века назад.
Вышеприведенные примеры показывают, что наука далеко еще не разобралась во всех характеристиках, даже таких фундаментальных понятий, как масса-энергия ("массэргия"), время и пространство. До сих пор, не ясны до конца, связи, отношения, реакции и запреты, которые действуют между ними в окружающем мире. Не разгадана тайна гравитации. Полны нераскрытых тайн микромир и мегамир. Наука только приступает к изучению квазимира, физики тонких энергий, излучений и полей неизвестной природы (пси-полей и т. п.), различных феноменов живой природы (биоэнергии).
И сегодня, в научной среде не утихают споры на самом высоком уровне, - есть ли в беспредельной Вселенной место Богу? Есть ли во вселенской системе нашего тела место душе? Есть ли разумное начало в самоорганизации систем? Кто заставил взорваться Вселенную, когда ни пространства, ни времени не существовало? Каковы промежуточные, и есть ли конечные, цели эволюции? Чем больше человечество познает Природу, тем больше вопросов возникает.
4.1.4 .Теорема Нетер - фундаментальное достижение теоретической физики.
"Тебе природой ум дальновидный дан..."
(Гораций)
В 1918 г., немецкая математик-алгебраист, Эмми Нетер /1882-1935/, сформулировала замечательную теорему, ставшей фундаментальной, для физики. Теорема устанавливает связь, между свойствами симметрии физической системы, и законами сохранения.
Если свойства системы не меняются при каком-либо преобразовании переменных, то этому соответствует сохранение некоторой физической величины. Каждой симметрии физической системы соответствует свой особый закон сохранения.
Физический смысл теории заключается в том, что любая симметрия уменьшает свободу системы, накладывает на нее определенные ограничения. Выражением этих ограничений и является закон сохранения.
Так, независимости свойств системы, от выбора начала отсчета времени, соответствует закон сохранения энергии.
Если быть точнее, то теорема Нетер, относится к, так называемой, непрерывной симметрии. Например, свойства физических процессов никак не изменятся, если сдвинуть точку отсчета времени, или непрерывно смещать и поворачивать пространственную систему координат. По отношению ко всем таким преобразованиям, физические законы симметричны, или инвариантны. Нетер показала, что если течение времени равномерно, и ни один его момент не выделен, по сравнению с другим, то в любой замкнутой системе, должен выполняться закон сохранения энергии.
То же и с пространством. Из условия однородности, полного равноправия пространственных точек, вытекает закон сохранения импульса, а изотропия пространства, т.е., отсутствие в нем каких-либо выделенных направлений, приводит к закону сохранения углового момента. И, наоборот, нарушение пространственно-временной симметрии должно приводить к удивительным явлениям: изолированное тело может само по себе, без, внешних причин ускориться или замедлиться, может возрасти или уменьшиться скорость вращения небесных тел, будет нарушаться энергетический баланс реакций и т.д. Для жителей несимметричного мира, это выглядит так, как если бы само пространство-время, стало действовать на погруженные в него объекты.
На теореме Нетер, основывается вывод о том, что великие законы сохранения энергии, импульса и момента, связаны с фундаментальными свойствами окружающего нас пространства и времени, т.е., в конечном итоге, зависят от космологии нашего мира. Эта теорема, действительно, - один из выдающихся физических результатов нашего столетия.
Теорема Нетер позволяет, совершенно по-новому, взглянуть на границы применимости законов сохранения. Она не сразу получила признание и, до сих пор, до конца не всеми теоретиками, оценена по достоинству. Трудно думать, что равномерность времени и однородность пространства, не являются всеобщими, и не знающими никаких исключений, свойствами. Теорема помогла избавиться от представления о том, что в Природе существует единое, ни от чего не зависящее, время и абсолютное пространство, играющее роль огромного сосуда, для погруженных в него тел.
Можно ожидать радикального изменения, привычных нам свойств пространства и времени, в микромире, казимире, где возможными, становятся спонтанные флуктуации "скорости течения" и, даже, самого направления времени, а геометрические свойства пространства, оказывается зависящими от времени. В развитии космоса, могут быть, также, особые, выделенные моменты времени, например, Большой Взрыв, с которого, как следует из общей теории относительности, началось развитие Вселенной. Все это заставляет предполагать, что при определенных условиях, закон сохранения энергии может оказаться несправедливым и не выполняться
4.1.5. Теорема Геделя, фундаментально озадачившая философию
"Кажется, трудность понятий увеличивается по мере их приближения к начальным истинам и природе; так же как она возрастает в другом направлении, к той границе куда стремится ум за новыми познаниями".
(Н. И. Лобачевский)
Можно ли, вообще говоря, считать, что Вселенная, подчинена всего нескольким фундаментальным законам? Целое направление в философии, исповедовало, именно это положение, считая, что есть несколько главных законов Природы, которыми можно объяснить все.
В 1931 г. в одном из немецких научных журналов появилась статья "О формально неразрешимых предложениях Principia Mathematical и родственных систем", всего на 25 страницах. Написал ее, 26-летний австрийский логик и математик Курт Гедель. Родился он в Брно /Чехословакия/, в 1906 г. Учился в Венском университете, а после аншлюса, с приходом нацистов в Австрию, эмигрировал в США /1940 г./. Занимался теорией множеств, логикой Буля.
В своей работе, он, с помощью рекурсивных функций, доказал, так называемые, теоремы о неполноте /теоремы Геделя/. Из них следовало, что не существует полной формальной теории, где были бы доказуемы, все истинные теории арифметики. Этим трудом, Гедель обессмертил свое имя. Даже специалисты, не сразу разобрались и сообразили, насколько важна эта работа, не оценили сразу глубину заложенных в нее идей.
Многие поколения математиков были убеждены, что для любой математический дисциплины, можно найти основные аксиомы, которых будет достаточно для получения всех выводов, для построения всего здания науки. Философы, физики, химики, многие знаменитые ученые, считали, что в Природе, есть лишь несколько, действительно основополагающих, фундаментальных, главных законов, аксиом, зная которые, можно узнать все остальное.
Все истины, как считалось, можно вывести теоретически из этих начал. Но, древняя как мир, иллюзия, была разрушена небольшой работой австрийского математика. Она показала, полную беспочвенность этих надежд. И сделано это было на примере простейшей их наук - арифметики. Оказалось, что есть положения, которые не выводятся из основных аксиом. Чтобы их получить, необходимо принимать новые аксиомы и допущения. Но, после этого, возникают новые недоказуемые проблемы. Приходится опять принимать аксиомы. И так - до бесконечности!
Но, важнее всего - глобальный вывод: не существует нескольких главных законовПрироды, из которых выводятся все истины.
Если уж невозможно, дедуктивным путем, получить все свойства целых чисел /в арифметике/, то тем более, невозможно, таким образом, получить теоретически, например, все свойства решений дифференциальных, операторных и других, подобных, уравнений.
А значит: это в полной мере касается и всех других наук, которые прибегают к услугам математики, для описания физических, биологических, химических, информационных, геологических и др. процессов. А, как известно, критерием высоты уровня, любой науки, является совершенство ее математического аппарата. "Королева
наук" - математика, способна, в принципе, описать математически, все мыслимые процессы Природы. Таким образом, из теорем Геделя вытекает, что количество законов Природы, не ограничено никакими рамками.
4.1.6. Время.
"Время - длительность бытия; пространство в бытии; последовательность существования; продолжение случаев, событий, дни за днями и века за веками; последовательное течение суток за сутками... Время за нами, время перед нами, и при нас его нет".
(Владимир Даль)
Мы подошли к самому, пожалуй, сложному и удивительному, загадочному и таинственному, понятию, с которым человечество постоянно и повседневно сталкивается. Это фундаментальная и феноменальная, философская категория нашего бытия - время.
Слово происходит от старославянского - вермя, а точнее, вертмя. Это понятие, связанное в народном сознании с вращением (цикличностью), призвано измерять неуловимую субстанцию.
"Vartman", в санскрите - "след колеса на дороге", и привнесено ариями - легендарной древней цивилизацией.
Главной особенностью времени, для восприятия, является одномерность - аналог числовой оси действительных чисел.
4.1.6.1.ИСТОРИЯ. ИЗМЕРЕНИЕ ВРЕМЕНИ.
"...дайте нам процесс, протекающий равномерно во времени, и мы сможем измерить время".
(Д. А. Франк-Каменецкий)
Лукреций Кар - древнеримский поэт и философ-материалист, выдающийся представитель теории атомистики, последователь учения Эпикура, еще в 1 веке до н. э., в поэме "О природе вещей", писал:
"Также и времени нет самого по себе, но предметы
Сами ведут к ощущенью того, что в веках совершилось,
Что происходит теперь и что воспоследствует позже.
И неизбежно признать, что никем ощущаться не может
Время само по себе, вне движения тел и покоя".
То есть, время есть, если есть вещество и движение. Если их нет, нет и времени.
И. Ньютон, в свое время, разделил материю, пространство и время на абсолютные и независимые друг от друга категории. Этим он облегчил их изучение.
Для физика, определить какую-либо из основных физических величин, значит указать, способы ее измерения или вычисления.
В классической механике, понятие времени рассматривалось иначе, чем оно трактуется рельявистской механикой, возникшей с появлением теории относительности. Так, Ньютон, использовал два понятия времени. Об абсолютном времени он говорил:
"Абсолютное, истинное, математическое время, само по себе и по своей сущности, без всякого отношения к чему-либо, протекает равномерно..."
Т.е., это нечто нефизическое, данное свыше, существующее само по себе. Он ввел, также, понятие относительного времени ("времени относительного, кажущегося и обыденного"). Под ним он подразумевал время, которое измеряется приборами.
В современной физике, основанной на рельявистской механике, есть, лишь относительное время. Для его измерения, используются повторяющиеся физически процессы. Выбранный процесс, считают эталоном времени. С его помощью и измеряется время. Все дело в надежности процесса.
Человечество измеряло время солнечными, водяными, песочными часами. В 13 в., в Италии, были изобретены механические часы. Схематично, это была веревка с грузом, намотанная на горизонтальный вал. К валу приделана стрелка. В 15 в. веревку заменили пружиной. В 16 в. появилась минутная, а в 18 в. - секундная стрелки.
В 1584 г. двадцатилетний Галилео Галилей, слушая мессу в храме, наблюдал за покачиванием висящих люстр. В результате, родилось замечательное открытие: период их качания, не зависит от формы и веса люстры, а только, от длины их подвеса. Замеры он делал, с помощью собственного пульса.
Галилей понял главное: качания маятника и падение тел, под действием силы тяжести, - это разные проявления, одного и того же процесса. Отсюда, гениальный вывод: тела, имеющие разную массу, падают с одинаковой скоростью.
Очевидным это стало, когда был сформулирован второй закон Ньютона:
F = m (dv/dt) (1)
Если подставить в него выражение для силы тяжести: Р = mg, то ясно, что массу m можно сократить. А значит, от нее здесь ничего не зависит.
Так, наука помогла создать маятниковые часы. Идею предложил сам Галилей. Осуществлена она была, через 72 года, Христианом Гюйгенсом.
Часы с маятником постоянно совершенствовались и, сегодня, их точность оценивается, двумя десятитысячными доли секунды, в сутки. Это превышает астрономическую точность отсчета времени, обусловленную вращением Земли. А это - главные часы человечества, влияющие на все биологические процессы биосферы.
Изучал механику, этих главных часов, и Ньютон. Он пишет:
"Естественные солнечные сутки, которые мы считаем равными, в действительности, не равны".
В 1754 г. И. Кант нашел причину их неточности: морские приливы и отливы, вызываемые Солнцем и Луной. А при изучении этого явления, был обнаружен интересный феномен, связанный с Луной.
В середине 20 в., было установлено, что из-за замедляющего влияния Солнца и Луны на вращение Земли, продолжительность суток увеличивается на 0,0015 сек. за 100 лет. За 5 млрд. лет существования Земли, продолжительность суток должна была увеличиться на 20,8 часа. Парадокс? При такой огромной начальной скорости вращения, Земля просто не сформировалась бы!
Вывод: Луна сравнительно недавний спутник Земли. Не исключено, что искусственный. Присоединение Луны сопровождалось гигантскими катаклизмами, вроде всемирного потопа, который в памяти человечества, сохранился в мифах многих народов, переживших эту страшную катастрофу.
Более точными, являются созданные человеком атомные часы (погрешность - миллиардные доли секунды в сутки). В них используются, строго периодические колебания электромагнитных волн, испускаемых атомами, в очень узких спектральных линиях.
4.1.6.2. ВРЕМЯ И КЛАССИЧЕСКАЯ ФИЗИКА.
"...согласно законам механики, строго равномерное движение предполагает пустую Вселенную. Согласно законам термодинамики, строго постоянный период также предполагает, пустую Вселенную".
(Жан-Луи Кан)
Рассмотрим взаимоотношения, такой категории как время, с наукой - классической и современной. Начнем с классической физики.
Галилео Галилей (1564-1642), гениальный итальянский ученый, один из основателей точного естествознания. Он заложил основы современной механики: выдвинул идею об относительности движения, установил законы инерции свободного падения и движения тел по наклонной плоскости, открыл изохронность колебаний маятника. Первым построил телескоп, с 38-кратннм увеличением, и открыл горы на Луне, 4 спутника Юпитера, фазы у Венеры, пятна на Солнце.
Галилею, принадлежит честь, открытия первого закона механики: тело, на которое не действует сила, движется равномерно и прямолинейно, или покоится. Он первым понял, что, во-первых, между покоем и равномерным движением, нет принципиальной разницы. А во-вторых, ускорение, нарушающее равномерность движения, вызывается действием силы.
Первое соображение, помогло Галилею сформулировать принцип относительности. Т.е., во всех системах, перемещающихся относительно друг друга, прямолинейно и равномерно (инерциальная система), движение тел происходит по одинаковым законам. Переход от одной инерциальной системы к другой, движущейся по отношению к первой со скоростью V = const, вдоль оси ОХ, выражается с помощью преобразований Галилея:
t´ = t, x´ = x - Vt
t΄ и x΄ - относятся к движущейся системе.
Так в физических расчетах, впервые, появляется время.
Первая формула говорит о том, что ход времени t, для неподвижной и движущейся систем, одинаков. Это свидетельствует о его абсолютности. Приоритет абсолютизации времени, таким образом, принадлежит Галилею.
Благодаря второму соображению, Ньютон начал искать связь, между силой и ускорением. Это было прозрачной подсказкой, для определения второго закона механики.
Исаак Ньютон (1643-1787) - английский математик, механик, астроном, физик, гениальный ученый, создатель классической механики. Разработал независимо от Г. Лейбница дифференциальное и интегральное исчисление. Открыл дисперсию света, хроматическую аберрацию, развил корпускулярную теорию света, сформулировал основные законы классической механики, открыл закон всемирного тяготения, создал основы небесной механики.
Второй закон механики Ньютона, обобщил первый, который оказался его частным случаем (нет силы, нет и ускорения - тело движется равномерно и прямолинейно
Для измерения скорости V надо иметь часы, чтобы определить время прохождения пути L.
Разделив L на t, получим среднюю скорость тела:
Vср = L/t
Но это, в принципе, знали и древние. Ньютон же, задался целью найти мгновенную скорость. Для этого, нужно оперировать, с предельно малыми, величинами. Перейти к пределу, когда ∆t→0 и ∆L→0.Тогда получим мгновенную скорость:
V = lim (ΔL/Δt), при ΔL→0 (3)
Именно, задача нахождения мгновенной скорости, привела Ньютона к открытию производной функции y = f(x):
y = lim (Δf/Δx), при Δx→0
которая представляет собой скорость изменения функции.
Одновременно, такая же идея, пришла в голову немецкому философу и математику, Готфриду Лейбницу (другу Петра I). Лейбниц пришел к тому же, решая задачу о построении касательной, в данной точке Мо(хо, уо), кривой у = f(х).
Итак, физический смысл производной - это мгновенная скорость (по Ньютону), геометрический смысл - угловой коэффициент касательной (по Лейбницу), а математический смысл - скорость изменения функции (по Лагранжу).
Сегодня, второй закон механики записывается:
F = [d(mv)]/dt (5)
что отличается от записи Ньютона: F = m.(dv/dt), т. к. он абсолютировал массу тела, которая по его мнению, ни от чего не зависела. Только через 200 лет, российский механик Иван Мещерский, записал его в современном виде, открыв тем самым, динамику переменной массы, как теоретической основы космонавтики.
Завершил создание классической механики, третий закон Ньютона (действие равно противодействию).
Важнейшим разделом классической механики является небесная механика. Она содержит, еще один фундаментальный закон Ньютона - закон всемирного тяготения:
F = γ.Mm/r2 (6)
Модуль силы F, взаимного притяжения двух масс М и m, пропорционален их произведению, и обратно пропорционален, квадрату расстояния r, между ними, а γ - гравитационная постоянная.
Ньютон, на основании открытых законов объяснял, практически, все явления, известные в то время. Такой мощный интеллектуальный прорыв, стал возможен, благодаря предельному упрощению понимания пространства, времени и материи, их обособлению и абсолютизации.
В своей знаменитой работе "Математические начала натуральной философии", вышедшей в 1687 г., он принял аксиоматически, что время существует само по себе, его ходу подчиняются все физические процессы, которые на него не оказывают обратного влияния. Оно неограниченно простирается, от настоящего в прошлое и будущее, обладая одним измерением. Оно, к тому же, однородно, во все моменты прошлого, настоящего и будущего.
Только через 200 лет, начали накапливаться факты, которые этому противоречили. И, самым упрямым, была скорость света, т. е., абсолютная скорость, максимально возможная в Природе и, обладающая ранее неизвестным свойством, - она не зависит от скорости движения источника света. Скорость света, измеренная с помощью атомных часов, составляет:
с = 299792456,2 ± 0,2 ≈ 3.108 м/сек.
4.6.1.З.ВРЕМЯ И СОВРЕМЕННАЯ ФИЗИКА
"Все большее разрушение классических представлений о времени приводит к тому, что приходится отказаться от первоначального представления о времени, как о метафизической реальности, которая существует сама по себе и применима ко всей Вселенной".
( Робер Леннюйе)
Проблемы у классического "абсолютного, истинного, математического времени" начались с началом 20 века. В 1905 г. Эйнштейн опубликовал работу со скромным названием "К электродинамике движущихся тел", которая положила начало теории относительности и открыла пути для развития атомной энергетики.
Вплотную, этими же вопросами, и в то же время, занимались Лоренц и Пуанкаре. Объяснением парадокса со скоростью света, занялся голландский физик Хенрик Лоренц. Он разработал теорию, согласно которой, при движении физических тел, относительно неподвижной системы отсчета, происходит укорочение их, в направлении движения, в такой степени, что различие в скорости света, испускаемого неподвижным и движущимся источниками света, не может быть обнаружено. Но, если меняется длина, то меняется и время ее преодоления, т.к. L = ct, a с - постоянно (скорость света).
Для осмысления этого, рассмотрим эксперимент:
На оси ОХ, в точках 01 и 02, два объекта. В точке 01 - неподвижный, а в точке 02 - движущийся со скоростью V (V = const).
Пусть, в момент времени t = 0, в точке х = О (первого объекта), включается источник света, и его луч достигает точки А, которая отдалена от оси ОХ на расстояние h. Луч пройдет расстояние ct. По теореме Пифагора:
с2t2 = x2 + h2
В момент времени t´ = 0, в точке х′ = О, тоже включается источник света, и его луч достигает той же точки А, пройдя расстояние сL, и:
с2t′2 = x′ 2 + h2
исключив h2 , имеем:
с2 t2 - x2 = с2t′ 2 - x′ 2 = s2 = const (7)
Это соотношение выполняется при любых х, t, x′, t′.
Какова связь между ними?
Для обычных скоростей, можно было бы привлечь преобразования Галилея (2). Но, в данном случае, составим систему алгебраических уравнений:
х′ = k(x - vt) (8)
t′ = mt - nx
Постоянные k, m, n необходимо определить. При k = m = 1 и при n=0, получим преобразования Галилея (2):
t′ = t, х′ = х - vt
Для нахождения постоянных, подставим (8) в (7) и получим тождество:
(c2m2 - v2k2)t2 + 2(vk2 - c2mn)tx - (k2 - c2n2)x2 = c2t2 - x2
Оно справедливо при любых значениях t и х. Это возможно, если коэффициенты при одинаковых степенях t и х тождества слева и справа равны друг другу. Приравнивая коэффициенты при t2 , tx и х2 получаем:
m2 - k2(v/c)2 = 1
vk2 - c2mn = 0 (9)
k2 - c2n2 = 1
Решая эту систему, находим постоянные:
Подставим их в (8) и получим:
Эти преобразования (10) получили имя Лоренца.
При v/c → 0, получим преобразования Галилея (2). В рассматриваемом случае у′ = у и z′ = z
Из преобразований Лоренца следуют важнейшие выводы. Линейный размер тела, движущегося относительно инерциальной системы, со скоростью v = const, уменьшается в направлении движения.
4.1.6.4. ВРЕМЕННЫЕ ПАРАДОКСЫ В СОВРЕМЕННОЙ ФИЗИКЕ.
"Зенон, жестокий Зенон, Зенон Элейский!
Ты пронзил меня своей звенящей стрелой,
которая одновременно летит и не летит...
Ее звук меня возбуждает и стрела меня поражает.
О Солнце! На мою душу падает тень черепахи,
и Ахилл неподвижен в своем быстром беге".
(Поль Валери "Морское кладбище")
С обнаружением, рельявистского эффекта замедления времени, с увеличением скорости, ученый мир обрадовался и решил уже что "держит Бога за бороду". Значит, возможно совершать сверхдальние космические перелеты!?
На космическом корабле, все биологические процессы идут, так же как и на Земле. Так же - и часы. Но, двигаясь со скоростью V, близкой к световой /с/, корабельные часы будут идти значительно медленнее земных. Ну, а если V будет составлять 0,99999 скорости с, то замедляться время будет в 284 раза! Если на корабле пройдет τк = 10 лет, то на Земле, соответственно, τ = 2240 лет.
Итак, проблема космических полетов, казалась решенной. Однако, не тут то было. Начали возникать неувязки. Например, возник парадокс близнецов.
Если один из двух близнецов - космонавт, который отправился в полет на космическом корабле, со скоростью близкой к с, то вернувшись, он будет молодым, а его брат - стариком. А в принципе, он может вернуться даже к своим далеким потомкам. Но, тут и возникает каверзный вопрос. Ведь космонавт на корабле может считать, что он в неподвижном корабле, а удаляется, с почти световой скоростью, Земля. Все относительно. Тогда, время должно замедляться на Земле? И, вернувшись, близнец должен встретить помолодевшего брата, а не наоборот. Такова суть парадокса.
Почему же возник парадокс? Да потому, что любая теория имеет ограниченную область применения. Если мы выходим за рамки этой области, то теория "не работает", возникают неувязки и парадоксы.
Разберемся подробнее. Движение со скоростью света в нашей Вселенной, нашей системе, нашем пространстве-времени невозможно, если тело имеет массу покоя, отличную от нуля. Потому что, m = ∞ и Е = ∞. Это следует из (13) и (I4). Это позволительно только фотону. У него масса покоя равна нулю. А масса движения выражается неопределенностью.
И, в рамках теории относительности, она не раскрывается. Эйнштейн искал выход из создавшегося положения и, вынужден был, обратиться к квантовой механике.
Молодая, тогда, наука - квантовая механика, решала свои сложные проблемы. Выло необходимо объяснить загадочные свойства термодинамики абсолютно черного тела. Чтобы свести концы с концами, Макс Планк предположил, что энергия излучения меняется не непрерывно, а дискретно, порциями-квантами.
Энергия квантов равна:
Е = ћν (15)
где ћ - постоянная Планка, а ν - частота излучения. Приравняв формулы /14/ и /15/, получим:
мс2 = ћν
и:
m = ћν/c2
Но, фотон может двигаться со скоростью света, не больше и не меньше. Иначе он исчезнет, т.к., при V ≠ с, m = О и Е = О
Дотошный читатель может спросить - а как же объяснить скорость света в плотных средах, где она ниже? Например, в воде. Но, дело здесь в том, что фотон, в воде сталкивается с атомом и исчезает поглощенный, переводя атом в возбужденное состояние. Но, этот атом, в свою очередь, излучает новый фотон, который летит до следующего атома. "Принцип домино". Но, на все эти процессы затрачивается время. Поэтому, скорость света в плотной среде - это условная скорость (с учетом остановок) множества фотонов.
Здесь уместно вспомнить теорему Геделя. Любая сложная система знаний неполна. Рано или поздно, возникает проблема, решить которую, имеющимися средствами, невозможно. Для этого нужно выйти за рамки системы. Это и сделал Эйнштейн!
Как же разрешается парадокс близнецов? Дело в том, что движение космонавта не может быть инерциальным, в принципе. Что бы вернуться, он должен, по крайней мере, дважды ускориться и дважды замедлиться. А СТО рассматривает только инерциальные системы. Когда мы вышли за рамки применимости СТО, то и возник парадокс.
4.1.6.5. ВРЕМЯ И ГРАВИТАЦИЯ
" Есть одни лишь тени,
блуждающие в царстве мертвых".
(Платон)
На сегодняшний день, наука не знает более универсального и неустранимого взаимодействия, чем гравитация.
Такие величины, как время и пространство активно влияют на все явления Природы. Но как сама Природа влияет на них? Что, именно, влияет на них?
Ведь любое взаимодействие, подразумевает взаимность. Если гравитация настолько универсальна, то как она влияет на пространство и время?
Теория относительности, на эти вопросы, не может ответить. А идея о фундаментальной роли тяготения говорит о том, что оно является посредником обратного влияния физических явлений на пространство и время
Когда-то, Галилей обнаружил, что именно тяготение, придает телам ускорение. На это, особого внимания, не обратили. Но, исключительное значение этому придал Эйнштейн. Это помогло ему прийти к выводу принципа эквивалентности инертной и гравитационной масс.
Так, во втором законе Ньютона, фигурирует не просто масса m, а инертная масса mи. И в законе всемирного тяготения /Ньютона/ не просто m, а гравитационная масса mг.
Чтобы величина массы не влияла на характер движения, то в равенстве:
mи (dv/dt) = γ(Mmг/r2) (17)
которое получено при совместном решении (I) и (6), масса должна сократиться.
А для этого нужно приравнять инертную и гравитационную массы: mи = mг
Справедливость этого равенства подтверждается, пока, до уровня 10-13 (по данным В.В.Брагинского).
Подобно Эйнштейну, проделаем мысленный эксперимент. Представим кабину лифта, падающего со скоростью свободного ускорения, под действием силы тяжести. В середине кабины, можно "повесить" часы. Они будут висеть, как в невесомости. Теперь представим другой лифт. Он находится вдали от тяготеющих масс. Раз не действуют никакие силы, то кабина - инерциальная система отсчета. Если извне, к кабине приложить силу, то она будет двигаться с постоянным ускорением. Все тела в кабине будут двигаться тоже, в том числе, и часы. Действие будет таким же, если бы "включилось" поле тяготения. Т.е., заставив кабину лифта двигаться равноускоренно, мы создали бы искусственное тяготение.
Естественное и искусственное тяготение эквивалентны, и их невозможно различить. Это и составляет основу общей теории относительности, ее идею.
Другой опыт. Допустим, космический корабль возвращается на Землю. Он посылает на Землю сигнал, а через год - другой сигнал. Скорость корабля, V=c/2 т.е., половина световой. Тогда, в период между сигналами, он пройдет 0,5 светового года. Т.е., расстояние, пройденное вторым сигналом, будет на 0,5 светового года короче, чем первым. И он будет принят на Земле, через полгода, после первого. Значит, промежуток времени, между приемом двух сигналов, будет короче, чем между их посылкой. При удалении, будет наоборот.
Вот здесь и выходит на сцену эксперимента, эффект Доплера. Суть его в том, что, раз свет догоняет удаляющийся приемник (объекты разбегаются), то длина его волны, будет больше, чем в момент испускания. Т.е., возникает красное смещение. И этот эффект верен, как для естественного, так и для искусственного тяготения. Работающие на измененных колебаниях, атомные часы, покажут замедление или ускорение своего хода. Но, они показывают время, а следовательно, оно в поле тяготения изменяется. Это - следствие общей теории относительности.
В I960 г. американским физиком Паундом, в Гарвардском университете, был проведен эксперимент, блестяще подтвердивший выводы ОТО.
Теоретическая физика продолжает активно и настойчиво исследовать выводы и следствия теории относительности.
Физики-теоретики считают, что мы живем не в трехмерном, а четырехмерном мире. Четвертое измерение - время. Рассматривая инвариантные пространственно-временные интервалы, они смоделировали миры с различными свойствами, придавая фундаментальным величинам разные значения, рассматривая их с разными знаками.
Не вдаваясь, в суто теоретические подробности, отметим, что существует теория трех различных пространственно-временных интервалов. Их назвали: времениподобным, светоподобным и пространственноподобным. Мы живем во времениподобном мире. Другие, якобы, реальности - это светоподобный мир (фотонный) и пространственноподобный, или мир тахионов (тахиос, по-гречески - быстрый).
В светоподобном интервале время остановилось, а линейные размеры сжимаются в точку. Этот интервал связывает воедино, абсолютные ( по Ньютону), пространство и время.
Тахионы - частицы с мнимой массой. Но, присутствие в их параметрах мнимых чисел, не делает их недоступными для понимания. Ведь, в принципе, мнимые числа обладают полным набором арифметических действий. Мнимое число - это точка на плоскости, которой можно поставить в соответствие, радиус-вектор с модулем. Главная особенность тахионов в том, что их скорость, не ограничена скоростью света. Может ли существовать мир со сверхсветовыми скоростями? Если Природой снят такой "запрет", то, очевидно, может.
Интересно, что в 1974 г., в далекой галактике под номером 120 (в Третьем Кембриджском каталоге), наблюдалась вспышка. Световое пятно начало стремительно увеличиваться. За полгода его радиус вырос до трех световых лет, что в шесть раз выше скорости света.
Регистрировались и другие подобные явления. Значит ли это, что мир тахионов реальность? Физики утверждают, что тахионы можно обнаружить и в нашем мире, нашей реальности - по динамическим эффектам, связанным с кинетической энергией.
Теоретики утверждают, что существуют и частицы с отрицательной массой. Такая частица возникает, если обычная частица покидает наш мир. Тогда в нем возникает "дырка" или частица с отрицательной массой.
Какие свойства могут быть у такой частицы? По закону всемирного тяготения, эта частица, отталкивается от частицы с положительной массой, и притягивается к такой же, отрицательной. Таким образом, из таких частиц, могут организовываться системы, космические тела. Плюсовая материя будет их выталкивать, будут образовываться потенциальные ямы тяготения. Их можно обнаружить, по гравитационной аномалии (по отклонению светового луча). Такие системы будут выталкиваться на окраины Вселенной и способствовать ее расширению.
В периодической печати промелькнуло сообщение, что в 1975 г., в Западной Украине, был найден загадочный шар. Его извлек с глубины 8 метров ковш экскаватора, добывавшего в карьере глину. Шар имеет слегка вытянутую форму, размером 88х85 мм, и состоит из материала, похожего на черное непрозрачное стекло. Экскаваторщик пытался разбить шар о ковш экскаватора, но безрезультатно. Побывав в разных руках, шар, в конце концов, оказался у ученых. Интересно, что возраст глины, в слое которой находился шар, достигает 10 млн. лет. По толщине выщелочного слоя, ученые определили, что возраст шара, такой же.
Рентгеновская съемка показала, что внутри шара находится ядро. Анализ угловых и линейных размеров шара и ядра, говорит о том, что изготовители шара пользовались не десятичной, как мы, а двадцатичетверичной системой исчисления. Которая, не применялась ни в одной известной нам культуре. Но, самое интересное и загадочное, оказалось, в ядре. Расчеты плотности ядра, неизменно показывали отрицательную величину. Ядро шара изготовлено из отрицательной массы! Результаты исследований, пока, нигде официально не публиковались.
Гравитация, пока что, остается неразгаданной тайной для физики.
4.1.7. Пространственные теории материи.
"Пространство - это общая форма сосуществования материальных объектов, заключающаяся в том, что они в процессе взаимодействия закономерно расположены друг относительно друга и находятся в определенных количественных (метрических, топологических) отношениях друг к другу".
(Р. Я. Штейнман)
4.1.7.1.ГЕОМЕТРОДИНАМИКА. ГЕОНЫ.
"...геометродинамика... нашла замечательный обходной путь полного обоснования массы на геометрическом понятии искривленного пространства".
(Он же)
Наука, философия, религия, богаты гипотезами и теориями, рассматривающих сущности, таких категорий, как материя, пространство, энергия, время. Эти "вечные" вопросы занимают, и будут занимать еще не одно поколение.
Среди множества теорий, есть весьма интересные и нестандартные. Но, они имеют полное право на существование, наряду с другими. Это "пространственные" теории материи. Их возраст определить невозможно, т. к., их идеи присутствуют еще в древних Ведах, в теории Акаши. Они основываются на вере в несубстанциональность мира явлений. Об этом же говорят и некоторые пифагорейские и платоновские учения.
Мыслители давно пытаются свести физику к геометрии, упростив, таким образом, сложную проблему массы, которая была всегда первостепенной.
Если повернуть вектор времени в противоположную сторону и проследить метаморфозы материи, из настоящего в прошлое, то, возможно, мы будем наблюдать, как материя-масса, превращается, даже из пассивных форм сохранения в энергию. Та же, в свою очередь, будет трансформироваться, упрощаться из сложных разнообразных структур волновых пакетов и сложных силовых полей, во все более простые формы. Наконец она превращается в элементарную энергию, собранную в кванты или гранулы, а затем, в нейтральную энергетическую среду - "акаши", область квазимира, откуда начинаются виртуальные образования.
Одна из интереснейших и замечательных попыток построить пространственную теорию материи, была предпринята Клиффордом - английским ученым и переводчиком работ Римана по структуре пространства.
Клиффорд рассматривал материю и ее движение, как проявление изменяющейся кривизна пространства. В 1876 г. он опубликовал очерк "0 пространственной теории материи", в котором утверждал полную тождественность пространства и материи.
Знакомясь с любой теорией, будем помнить, что мир нам дан в очень ограниченном диапазоне ощущений, и очень далек от реального. То, что мы считаем реальностью, лишь небольшая часть истинных реалий.
С точки зрения Клиффорда, пространство, не просто арена физических событий. Оно, скорее, представляет собой последний и единственный строительный материал физической реальности. В физическом мире не происходит ничего, кроме этого изменения (кривизны пространства).
Однако, задача, поставленная Клиффордом, оказалась для него слишком сложной. Он не успел ее решить. Не смог, в частности, интерпретировать понятие массы в терминах, чисто пространственных, или в геометрическом рассмотрении.
Эта проблема взаимосвязанности внутренней структуры пространства и законов динамики и электродинамики, привлекала внимание и философов. Кант, в своей работе "Мысли об истинной оценке живых сил", был уверен в такой взаимосвязи и пытался вывести трехмерность пространства из динамики Ньютона. Он пишет:
"Трехмерность происходит, по-видимому, оттого, что субстанции в существующем мире действуют друг на друга таким образом, что сила действия обратно пропорциональна квадрату расстояния".
И далее: "Согласно изложенному, полагаю: во-первых, что субстанциям в существующем мире, частью которого мы являемся, присущи силы такого рода, что соединяясь друг с другом, они распространяют свои действия обратно пропорционально квадрату их расстояний; во-вторых, что возникающее отсюда целое имеет в соответствии с этим законом свойство трехмерности"
Исследованиями соотношений между метрикой и динамикой занимались Дельбеф, Бертран, Зенек и др. Оказывается, эйнштейновские уравнения поля в общей теории относительности, согласно которым фундаментальный метрический тензор gmn зависит от тензора массы-энергии Тmn, дают четкое решение этой проблемы. Поскольку дело касается (механической) динамики, геометрия становится частью физики, пространствеяно-физическим объектом.
Ряд ученых: А. Эйнштейн, В. Майер, Т. Калуза, О.Клейн, Г. Вейль, О. Веблен, В. Гофман и др., пытались на основе метрики объединить гравитацию и электромагнетизм.
Интересное исследование на эту тему было опубликовано в 1925 г. Райничем. В своей статье "Электродинамика в общей теории относительности" он излагает идеи, которые не могли быть поняты его современниками.
Он показывает, что "при некоторых допущениях электромагнитное поле полностью определяется кривизной пространства-времени, так, что нет никакой необходимости дальнейшего обобщения общей теории относительности".
Райнич доказывает, что риманово пространство с отличным от нуля и дифференцированным тензором Риччи: Rmn нулевого следа Rnn = 0, квадрат которого представляет собой некоторый множитель единичной матрицы:
RamRmb = δab(1/4RstRst)
и, в котором, вектор:
Ab = (-g)1/2ЄbkmnRkpimRpn/RstRst
(Єbkmn - полностью антисимметричный псевдотензор четвертого ранга), удовлетворяет условию:
Abip - Apib = 0
без дальнейших допущений описывает свободную от источников электродинамику Максвелла. Т. о., при определенных условиях (полевые условия Райнича), одна лишь геометрия пространства (свернутый тензор кривизны), определяет локальные значения тензора электромагнитного поля, а уравнения Максвелла являются простыми геометрическими утверждениями, связывающими кривизну Риччи и скорость ее изменения. Важность результатов Райнича для дедуктивного построения пространственной теории материи, оставалась неосознанной до тех пор, пока Миснер не пришел, независимо, к тем же выводам.
Возможность выражения рельявистской формулы уравнений Максвелла в чисто геометрической форме, открывает новые возможности пространственней теории материи.
Уилер и Миснер продемонстрировали совместимость римановой геометрии с обдирным классом многосвязных топологий и показали, что некоторые, разумно выбранные топологические связи, имитируют электрический заряды, в том смысле, что они внешне неотличимы от обычных электрических зарядов, подчиняющихся взаимным отталкивательным и притягательным силам, теореме Гаусса и закону сохранения заряда.
Они установили, что электродинамика Максвелла, есть проявление геометрических /топологических/ свойств, и что заряды могут быть выражены в терминах свободных от источников электромагнитных полей. Они попытались вывести понятие массы, также, в терминах геометрических характеристик.
Электрическое поле обладает плотностью энергии. Но, чтобы вывести массу, как массу физического тела (объекта обладающего массой и координатами положения), энергия должна быть локализована, а само электрическое поле должно образовывать, относительно устойчивую и концентрированную, сущность
А такая возможность имеется. В I955 г. Уилер показал, что существуют определенные несингулярные решения системы уравнений теории относительности и электромагнетизма. Он доказал, что эйнштейновские уравнение поля, объединенные с уравнениями Максвелла, выражают электромагнитный тензор энергии-импульса и полностью допускают несингулярное решение. Как показывают эти уравнения, гравитационная масса порождается, всецело, за счет энергии запасенной в электромагнитном поле.
Т. о., гравитационное притяжение, возникающее за счет энергии электромагнитного возмущения, способно к концентрации этого возмущения и его сохранению на долгое время, по сравнению с характеристическими периодами системы.
В простейшем варианте, такие конгломераты электромагнитной энергии, или геоны /гравитационно-электромагнитные сущности/ имеют форму кругового тороида. К этим геометрическим формам мы еще вернемся
Поиски решений объединенных уравнений, соответствующих другим конфигурациям энергии, ведутся до сих пор. Понятие геона допускает теоретико-полевое представление того, что классическая физика трактовала как физическое тело, обладающее массой /инертностью/ и локализацией в пространстве /координаты положения/.
Комбинируя пространственную теорию с понятием геонов, можно сделать вывод что в геодинамике масса и заряд являются аспектами геометрической структуры пространства. Геометродинамика обосновывает понятие массы на геометрическом понятии искривленного пространства.
Изучая свойства окружающего мира, все больше измельчая его физические структуры, вторгаясь в объекты микромира сверхмалых порядков, мы видим, что самые привычные понятия нашего макромира теряют постепенно свой смысл, меняют свою сущность, либо вообще исчезают. Свойства фундаментальных составляющих нашего мира трансформируются, размываются, порою противореча логике и здравому смыслу. Похоже, что привычная, планетарная модель строения Вселенной становится нереальной как в мегамире, так и при локализации пространства и материи. Эта локализация приближает нас и вводит в совершенно другой мир, где действуют свои, отличные от наших, законы и принципы.
Рассмотрим, в общем, проблемы, с которыми столкнулась современная физика при локализации. В ньютоновской физике, для которой понятия абсолютного пространства и времени служили основой теории, возможность установить на опыте бесконечную делимость пространства и времени не вызывала сомнений. Вся классическая механика основана на идее чистой непрерывности пространства и времени. Реальность точечных событий казалась очевидной. В ньютоновской физике непрерывность приписывается не движению (и соответственно не пространству и времени),а частицам материи, имеющим определенные границы. Но, квантовая механика столкнулась с рядом казалось бы неразрешимых проблем.
Классическая теория поля укрепила идею чистой непрерывности всех физических процессов. Поле, по самой природе, считалось только непрерывным. Однако, при рассмотрении поля в связи с веществом, понятие чистой непрерывности оказывается противоречивым. Предположение о существовании электромагнитного поля с центрами симметрии, тоже, оказалось, не соответствующим действительности.
Идея, о возможности физической реализации "точки в пространстве", в классической теории поля приводит к неразрешимым противоречиям: протяженная заряженная элементарная частица не может существовать, а точечный заряд - тем более. Все трудности, к которым приводит электронная теория, при попытке построить образ точечной частицы, несущей конечный заряд, сохраняется и при релятивистском рассмотрении.
4 .1.8 . Дискретность пространства и времени.
"Движение, бесспорное существование которого вытекает уже из повседневного простейшего опыта, может существовать лишь в том случае, если для пространства и времени имеет место одна и та же структура бесконечной непрерывной делимости".
( Пьер Костабель)
Квантуемость пространства и времени следует из гейзенберговских соотношений неопределенностей /25/ и /26/. Поскольку ΔР и ΔЕ изменяются порциями, то Δх и Δt квантуемы. Хотя, эксперименты говорят о том, что до 10 - 18 м. и 10-27 сек., их квантуемость не обнаружена. Но, это говорит лишь о том, что кванты пространства и времени меньше.
Эти кванты пространства, времени и массы называются "планковскими". Планковская масса получилась неожиданно большей, в 8.1019 раз больше массы протона. Из /26/ следует, что за интервал времени Δt из вакуума может появиться частица и опять уйти в вакуум, исчезнуть. Поэтому, планковская масса - максимально возможная частица, которую может сотворить вакуум за квант времени tn в частице пространства с линейным размером Ln . Эта частица названа "максимоном", по предложению Маркова. Обнаружить максимон у поверхности Земли невозможно. Разрывая силы сцепления, он проваливается к центру планеты.
4.1.9. В каком же мире мы живем?
"...в результате наблюдений, производимых инфракрасными телескопами со спутника ИРАС (американско-англо-голландского производства) в 1983 г., астрономы сделали открытие не планеты, а гигантской эктосферы неизвестного и непонятного еще происхождения,в которую входит наша Солнечная система".
(Л. А. Латышева)
В начале 20-х годов, математики Т. Калуза и Ф. Клейн, попытались унифицировать гравитацию и электромагнетизм. Для этого они, теоретически, представили 5-ти мерный мир и вычислили 5-ти мерную кривизну. Аналогично Эйнштейну, который это сделал для 4-мерного пространства-времени.
Результат их поразил. Дополнительные уравнения, которым подчинялись компоненты кривизны в 5-мерном измерении, оказались уравнениями электромагнитного поля Максвелла. Т.е., электрический заряд оказался связан с пятым измерением и его кривизной.
Ученые предполагают, что в первые 10-43 секунды, после Большого Взрыва, пятое измерение свернулось в кольцо, радиус которого, порядка 10-33 см.
Но, есть еще два взаимодействия: сильное и слабое. Предполагается, что мы живем не в 3-мерном мире, а в 11-мерном, как минимум. Но, в момент зарождения Вселенной, 8 из II координат, сжались, и превратились в точечные образования. Лишь три координаты остались, и раздулись до невероятных размеров. Об этом же, говорится и в древних учениях ариев "Ведах", которые, только начали, серьезно изучать, ученые.
В одной из древнейших иероглифических надписей, найденных в Египте сказано:
"Когда люди узнают, что движет звездами, сфинкс засмеется, и жизнь на Земле иссякнет". Загадочный текст.
4.1.10. Информация - фундаментальная сущность Природы
"Правит природа вещами посредством тел незримых".
(Лукреций Кар)
Информация и энтропия. Время и энтелехия. Попробуем разобраться во взаимоотношениях между основными понятиями в нашей системе-Вселенной. Бросить, может быть, не совсем привычный и традиционный взгляд на, вроде бы, привычные вещи.
Определим схематично, что такое информация. Под ней будем понимать меру организации данной системы. Под энтропией будем понимать меру ее дезорганизации. Это негэнтропийный принцип информации Клода Шеннона.
Справедлива формула:
dI = - dS (37)
Здесь фигурируют не сами величины, а их дифференциалы, т. к., энтропия определяется с точностью до произвольной постоянной, которая пропадает при дифференцировании. Из этой формулы видно, что увеличение информации в системе приводит к уменьшению энтропии.
Рассмотрим вероятностный аспект энтропии.
S = k .lnW (38)
где k - постоянная Больцмана, а W - число возможных микросостояний системы.
Информация, полученная системой, образует между ее элементами устойчивые связи, уменьшая величину W, вследствие чего, согласно /38/ энтропия уменьшается.
Например, телевизор может быть в двух состояниях: рабочем и нерабочем. При этом его энтропия, согласно (38) равна:
S = k.ln2
Разберем его на п = 104 частей (например). Т. е., разрушим устойчивые связи, делающие его рабочим, или изымем вложенную информацию. Тогда число возможных состояний системы вырастет до
п = (210)4
и приведет к увеличению энтропии, до:
S = k.104 ln2
И, наоборот, если из этих частей соберем телевизор, который действует, то энтропия уменьшится, до:
S = k.ln2
Рассматривая нашу Вселенную, как изолированную /закрытую/ систему, и пользуясь фундаментальным законом сохранения энергии, мы пришли к выводу, что система расширяет что в момент времени t = О, ничего не могло бы произойти, раз система закрыта. Общая теория относительности на любой степени детализации и глубине осмысления, не дает картины мира в момент t = О, как уже говорилось. Но, каким же образом начался процесс, и кто запустил часы эволюции 20 млрд. лет назад?
Остается предположить, что наша система-Вселенная не может быть полностью и абсолютно изолированной. Т.к., для закрытой системы, задача не имеет решения. Предположим, что система открыта в информационном плане. Тогда, с учетом /37/, закон сохранения энергии /31/ следует заменить законом сохранения энергии и информации. Можем записать:
dE - ТdS + pdV = T.dI (39)
Считаем, что в системе процессы идут естественным образом, без вмешательства человека или другой разумной системы, а также, выполняется закон сохранения энергии. Но, тогда, из (31) и (39):
T.dI= О и dI = О
Это вариант, когда система закрыта и сбалансирована. Вышестоящая система, похоже, имеет большее число измерений, чем наша. Об этом говорят Веды /оперируют 11-мерным пространством/ и другие древние науки. Но, как уже упоминалось выше, в мире, с числом измерений более 3, силы взаимодействия очень малы и привычные формы существования материи в таких мирах отсутствуют. Т.е., нашей привычной материи, путь наверх, в мир с большим числом измерений закрыт. Единственная субстанция, объективная реальность, способная объединить наш мир с иным - это информация (вернее Энтелехия). Ведь она не имеет, не только массы покоя, но и массы движения, т. е., инерции. Поэтому, скорость распространения или передачи ее неограниченна. "Быстрее всего мысль".
Если же скорость распространения бесконечна, то отпадает необходимость в такой категории, как время.
Итак, наблюдатель из вышестоящей системы заметит, что, например, наша система вышла из состояния равновесия, если процессы в ней будут идти с экономией энергии. Это возможно при вмешательстве разумной силы. Тогда dI будет больше нуля. Но, возможен и перерасход энергии (при расточительстве человечества) и тогда dl будет меньше нуля (рост энтропии). По энергетическим сдвигам, влияющим на состояние информации, внешняя вышестоящая система, может оценивать общее состояние нашей системы. И воздействовать на нашу систему, тоже, можно через информационный канал /меняя энергетику/, поскольку материальный обмен (прямой), исключен из-за разности, хотя бы, числа измерений.
Выражение /36/, учитывая наличие информации, можно записать
При t = О имеем:
Из этого следует, что в начале расширения повинна информация, имеющая положительное значение (больше нуля).
Мы подошли к очень важному моменту. Толчком к выведению системы из состояния сингулярности, толчком к Большому взрыву была команда по информационному каналу, из вышестоящей системы. Переходя на бытовой уровень, можно сказать, что "Вначале было слово!" Именно это и сказано в Библии. Напомним:
" 1. В начале было Слово, и Слово было у Бога, и Слово было Бог.
2. Оно было в начале у Бога.
3. Все через него начало быть, и без Него ничто на начало быть, что начало быть".
(Евангелие от Иоанна, 1: 1-3)
Система выходит из состояния сингулярности, не нарушая принятых законов нашего мира, только благодаря информационному воздействию извне.
В первой фразе Библии зашифрован секрет рождения нашей Вселенной. И, что интересно, из каждого объема Vmin, в принципе, может родиться новая вселенная, при определенном информационном воздействии. Но, не самопроизвольно, а благодаря информационному импульсу, команде, которую знает Творец.
Все чаще подтверждается одно из положений теории Альберта Эйнштейна, что материя - это "замороженная бестелесная энергия", рожденная из самой идеи энергии. В идее, в слове и заключалось все пространство, и все время.
Развитие философии всегда шло под знаком борьбы материализма и идеализма. По сути, всегда стоял основной вопрос: что первично и что вторично - материя или сознание?
Теперь мы видим, что это части одного целого и ставить, таким образом вопрос, бессмысленно. Допустим, что прав материализм, и в мире есть только материя и формы ее движения - они первичны. Не сотворялись и неуничтожимы. Но, тогда, мышление, будучи формой движения материи, существовало всегда. Поэтому говорить, что первично, а что вторично, нет смысла.
Энтропийно-информационная сущность Бытия - это фон, арена, поле битвы, место столкновения интересов таких фундаментальных категорий Природы, как материя, масса, энергия, пространство, свойствами которых, создаются иерархические эволюционные цепочки систем. Энтропия - мера свободы любой структуры или системы. Она приводит их в максимально вероятное состояние из всех возможных.
И только Энтелехия, выбирает из всех возможных состояний, одно, единственное, кодируя систему, и ставя перед ней Цель. С помощью Информации, система обретает Знание. Так, Информацией, нарушается равномерное распределение вероятностей состояния и уменьшается Энтропия. Знания накапливаются, аналогично, накоплению кинетической энергии, до определенного предела. Достигнув определенного уровня, они переводят систему в новое качественное состояние - это достижение нового "потенциального" уровня, достижение поставленной цели.
Информации можно дать еще одно, совсем нетрадиционное определение. Но, возможно самое верное. Информация - это проекция иррациональных матричных конструкций n - мерного мира (при n больше 3), на конкретные плоскости нашего реального мира. Проще, Информация - это проекция Идеи Высшей Сущности на нашу реальность.
Таким образом, Энтелехией, Творцом делается главный выбор. Остальные - делает Система, выбирая оптимальный путь, при движении к цели.
Энтелехия, облеченная в информационную форму, и образующая, как информационное поле, так и коммуникационные связи - инструмент Творца в работе с материей и энергией. Информация же - инструмент Энтелехии. Как и энтропия - инструмент Времени.
4.1.10.1.ИНФОРМАЦИЯ И МАССА.
"Поверхностная философия уводит от Бога; более глубокая приводит к нему обратно".
(Ф. Бэкон в изложении Л. Фейербаха)
В формуле /39/ возможен вариант, когда:
-T.dS + р.dV = 0 /42/
т.е., температура, объем, давление не увеличиваются. Это случай, когда рост энтропии компенсируется расширением системы. /Похоже на нашу систему/. Тогда:
dE = T.dI /43/
Решая /14/ и /43/, найдем связь между массой и информацией:
dm = (T.dI)/c2 /44/
Из этой формулы можно заключить, что есть прямое информационное влияние на рост массы. И, тем больше, чем выше температура. Создавая "горячую Вселенную", Творец знал что делал.
При сингулярном состоянием системы, Т = ∞ и, достаточно одного "слова", для рождения огромной массы. При t = О /нулевое время/, "слово" еще не сказано, информационная команда не поступила. А значит и "черной дыры", с которой у ОТО большие трудности, не было.
Введение такой субстанции как информация, снимает многие вопросы и объясняет всю совокупность известных фактов с одной точки зрения. Объединив /43/ и /44/, получим связь между тремя фундаментальными понятиями - Материей, Энергией и Информацией.
Теософы, эту взаимосвязь, могут трактовать по-своему.
Материя - Бог-сын, Энергия - Бог-отец, Информация - Бог-Дух Святой!
4.1.10.2. ИНФОРМАЦИЯ И ВРЕМЯ.
"Невозможно передавать информацию без точного контроля времени и частот, отсюда ясно, насколько существенно измерение промежутков времени в современной физике"
(Бернар Деко)
Вернемся к уравнению /44/ и проинтегрируем его:
M = (1/c2)∫TdI + const (46)
Рассмотрим случай, когда температура системы не изменяется, т.е., T = const. Тогда:
м = T/c2 + const (47)
Используя связь между гравитацией и ходом времени: τ = kmr,
найдем зависимость времени от информации:
τ = kTI/c2 + const = k1I + const (48)
что говорит о том, что усвоение, переработка и передача информации а, проще - информационные операции или умственная деятельность, замедляет ход времени, что полностью согласуется с ранее изложенными допущениями.
Пространство и время неразрывно связаны между собой. Изменяя время, мы изменяем пространство. А внутри живых и, особенно мыслящих, систем, оно имеет совсем другие свойства, чем вне их.
Все это согласуется с точкой зрения Больцмана, который связал рост энтропии во Вселенной со "стрелой времени", направленной из прошлого в будущее. Время движется вперед, используя как, эффективный инструмент, энтропию. Информация же - это по сути дела антиэнтропия. И Энтелехия, используя информацию, активно влияет на Время противоположным образом.
4.1.11. "Черные дыры" Вселенной .
"Термин "черная дыра" появился совсем недавно. Его ввел в обиход в 1969 г. американский ученый Джон Уилер, как метафорическое выражение представления, возникшего по крайней мере 200 лет назад, когда существовали две теории света: в первой, которой придерживался Ньютон, считалось, что свет состоит из частиц; согласно же второй теории, свет - это волны. Сейчас мы знаем, что на самом деле обе они правильны".
(Стивен Хокинг "Краткая история времени")
Как уже упоминалось ранее, во Вселенной, вполне реально, существование такого феномена, как "черная дыра". Черная дыра - это предположительное состояние массивной звезды, прошедшей большой путь эволюции. Затухают термоядерные реакции, падает температура и давление. Звезда теряет возможность противостоять гравитационным силам.
Как уже говорилось, после долгих концептуальных поисков (10 лет), Эйнштейн предложил миру общую теорию относительности. В ОТО, ученый распространил принцип относительности, на силы тяготения, на гравитационные взаимодействия, которые специальная теория относительности /СТО/, не рассматривала.
В чем принципиальное отличие гравитации от остальных взаимодействий? Прежде всего, в том, что гравитационная сила может достигать бесконечных значений. Т.е., материя, предоставленная сама себе, и не подверженная действию никаких других сил, кроме гравитации, будет сжиматься до бесконечности. Эту гипотезу выдвигал в теории тяготения еще Ньютон.
Чтобы возникла "черная дыра, звезда должна сжаться до, так называемой, шварцшильдовской сферы, из-под поверхности которой не может вырваться даже фотон, имеющий нулевую массу покоя и предельную скорость с.
Из уравнений ОТО следует, что величина гравитационного радиуса сферы Шварцшильда, для массы М равна:
rg = 2γМ/с2 (22)
Эту формулу, можно получить и без уравнений ОТО, из закона сохранения энергии.
Физик Карл Шварцшильд /1973-1916/, исследуя уравнения Эйнштейна, нашел решение, описывающее пространственно-временную поверхность, вокруг сферической массы, в которой, при сжатии ее под действием гравитации, появляется сингулярность.
Что это значит? Если гравитационное взаимодействие ничем не ограничено, бесконечно, то внутреннее давление имеет границы. Другими словами, гравитация сдерживается атомными силами материи. Но, они не безграничны. При определенной плотности вещества, гравитационные силы могут вырасти настолько, что атомное противодействие уже будет не в состоянии сдерживать их. Но, математические выкладки Шварцшильда были довольно сложны для понимания и их благополучно забыли, на целых 20 лет.
В 1938 г. американский физик Роберт Оппенгеймер /1904-1967/, исследователь атомного ядра, "светило" квантовой механики, один из создателей атомной бомбы, исследуя выкладки Шварцшильда, пришел к выводу, что они свидетельствуют о возможности, существования объектов с бесконечной плотностью. Концентрация материи в них безгранична, кривизна пространства бесконечна. Таким образом, возникает сингулярность. Этот термин означает "необычность". Сингулярная точка на математический кривой такая, где кривая ведет себя необычно - уходит в бесконечность, или претерпевает излом, или скачок. Реальные, природные процессы описываются плавными кривыми, не имеют точек сингулярности. Никакой физический параметр не может стать бесконечно большим за конечное время.
Но, при решении уравнений теории относительности, неизменно возникают функции с сингулярностью /бесконечностью/. Новым было то, что в теории относительности, она связала гравитацию с геометрией, т.е., описала гравитационное взаимодействие в терминах кривизны пространства.
Теория, утверждающая, что бесконечная величина возникает за конечное время, говорит о серьезных противоречиях в ней. Так считает, профессор Тибо Дамур, из института Высших научных исследований. Другими словами, теория теряет свой физический смысл, утрачивает связь с реальностью, не объясняет резальный мир.
Все это так, если мыслить классическими стереотипами классической физики. Однако, все может оказаться гораздо проще и, одновременно, гораздо сложнее.
Остановимся подробнее на феномене Шварцшильда. Немецкий ученый Карл Шварцшильд, директор Потсдамского астрофизического института, был личностью незаурядной. В 1918 г. он стал членом Прусской академии наук. Свободно владея математическим аппаратом, он, по словам Эйнштейна, с легкостью "разгадывая", наиболее существенное, в астрономических и физических вопросах. Несмотря не свою недолгую жизнь, он сделал много важных и изящных открытий. Он занимался звездной статистикой, теорией Солнца, основами электродинамики.
Еще в 1900 г., на 18 Конгрессе Немецкого астрономического общества, в Гейдельберге, он докладывал "о мере кривизны пространства", когда теории относительности еще не было, и в помине. Понимая, как никто, значение неэвклидовой геометрии, важность ее для описания Вселенной, он искал ее физический смысл, в мироздании. В последние годы своей жизни, он занялся созданием новой теории гравитации.
Он, первым применил выводы ОТО, к задаче нахождения гравитационного потенциала поля, которое создает массивное сферическое тело, в окружающем пространстве. Он решал задачу определения картины поля тяготения звезды в окружающем пространстве.
На достаточно большом расстоянии от этой массы, решение дает, хорошо известный, потенциал тяготения, по закону Ньютона. При относительно небольших массах решение Шварцшильда вырождается в ньютоновское.
Если же, в сравнительно небольшом объеме, концентрируется большая масса, т.е. звезда сжимается тем больше, чем больше растет ее плотность, и тем сильнее проявляются гравитационные поля. Слабые взаимодействия превращаются в сильные. Возле такого тела растет кривизна пространства-времени. Кривизна описывается радиусом кривизны. Чем больше кривизна, тем меньше радиус. Если радиус ненамного больше размере тела, то поле довольно сильное. Если всю массу Земли сжать в точку, то радиус кривизны будет близок к 1 см, для Солнца радиус составит 1,5 км. Это, так называемый, гравитационный радиус. А сфера, описанная около большой массы, (гравитационным радиусом), называется сферой Шварцшильда.
Астрономическое тело, сверхгигантская звезда, при нарушении равновесия, может сколлапсировать. Внешние слои, притянутые огромной гравитацией, могут рухнуть к центру. Ядра атомов с ободранными электронными оболочками, будут сдавлены и лягут, плотно упакованными. Лучи света, излучаемые сколлапсированным телом, не могут выйти за пределы сферы Шварцшильда, и движутся внутри, по искривленному замкнутому пространству. Фотоны, траектория полета которых ближе 2,6 гравитационного радиуса, тоже захватываются, попадая в гравитационную ловушку.
Пространство внутри сферы Шварцшильда, будет иметь 2 резко отличающиеся друг от друга области. Условно, одну можно назвать "внутренней областью прошлого", а другую - "внутренней областью будущего".
Внешний наблюдатель может наблюдать события происходящие во "внутренней области прошлого", может посылать сигналы во "внутреннюю область будущего", но не наоборот. Из "внутренней области будущего" никакие сигналы не могут попасть за сферу Шварцшильда. С точки зрения обитателей внутреннего мира, сигналы, которые они будут подавать, будут распространяться нормально. Вот только мир внутри самой сферы, будет представлять собой многослойную раздувающуюся сферу, внешняя оболочка которой, будет удаляться от наблюдателя со скоростью света, скрывая все что находится за ней, которую физики называют "горизонтом событий". Никакие сигналы, поэтому, из сферы Шварцшильда не выйдут. Никакой сигнал не в состоянии догнать "горизонт событий", удаляющийся со скоростью света.
В последние годы, ученые, активно изучают квазары, "белые дыры", извергающие материю. Объекты, в сотни раз превышающие светимость галактики (в которой сотни миллиардов звезд). Открытие пульсаров возобновило дискуссию по поводу нейтронных звезд, состоящих из тяжелых элементарных частиц. Плотность их достигает миллионов тонн на кубический сантиметр.
Продолжаются поиски, реальных "черных дыр", которые скрывают сингулярности. Пока, ни одно доказательство обнаружения дыр не признано наукой. Последний кандидат - сверхмассивное образование (масса в 100 млрд. масс Солнца), расположено в созвездии Змееносца.
Физики, активно продолжают штурмовать теорию относительности. Стюарт Шапиро и Саул Текольский - американские ученые, выясняют сегодня: могут ли эфемерные сингулярности утвердиться в реальности нашего бытия? Не решив проблему аналитически, они используют сверхмощный компьютер. Учитывая сложность уравнений Эйнштейна, возросшие вычислительные возможности техники могут существенно углубить исследования, с помощью численных методов и компьютерного моделирования.
Ученые утверждают, что согласно их модели, информация, исходящая из "черной дыры", может преодолеть гравитацию и дойти до наблюдателя. К этому утверждению мы еще вернемся. Исследователи намерены продолжать работу. Они мечтают выбить теорию относительности с ее позиций.
Тибо Дамур утверждает:
"Со времени создания модели "черной дыры", мы знаем, что полное понимание бесконечных явлений, которые с ней происходят, может возникнуть, лишь на основе объединения теории относительности и квантовой механики".
Думается, этого будет недостаточно, есть, кое-что важное еще, к чему мы обратимся ниже.
"Голая" сингулярность подталкивает теорию относительности в направлении, которое ведет ее к пересечению с квантовой теорией. Ведь ОТО прекрасно объясняет все, что происходит вне "черной дыры, но не действует внутри ее.
Физики смеются: первым, кто "ковырнул ножом открытую рану теории относительности", был Шварцшильд.
Другое важное отличие ОТО от теории Ньютона - возможность существования, так называемых, "волн тяготения". Согласно квантовой механике, каждый материальный объект обладает, как корпускулярными, так и волновыми свойствами. Предположительно, волны тяготения, подобно электромагнитной волне, могут быть самостоятельными, покидая источник излучения. Но, гравитационное воздействие очень слабо (в 1040 раз меньше электромагнитного) и волны очень слабы. Поэтому они и не обнаружены экспериментально. У гравитационной астрономии (которая появится наряду с радиоастрономией, рентгеновской и γ-астрономией), еще все впереди.
Естественно предположить, что у гравитационных волн есть квант. Он назван гравитоном. Частица эта, как и фотон, имеет нулевую массу покоя и скорость равную с. Теория гравитационных волн, которая бурно развивается, теоретически предсказывает, что создается гравитация частицами, у которых нулевая масса покоя, и рождаются они попарно: электрон-позитрон, протон-антипротон и т. д. (для выполнения закона сохранения заряда).
По теории, (Дм. Иваненко), до некоторого участка пространства, доходит волна гравитации и, в определенный момент времени, она, скачкообразно, уменьшается. Одновременно, там возникает пара частица-античастица.
Гравитон пока не открыт, но предположительно, он не аналогичен фотону. Поскольку, он не захватывается "черными дырами", и свободно их покидает (иначе, "черная дыра" ничего бы не притягивала).
Английский теоретик Хокинг показал, что "черная дыра" испуская гравитоны, которые превращаются в весомые частицы, теряет энергию и массу, постепенно "испаряясь" и, возвращая захваченную материю, в общий круговорот материи во Вселенной.
4.1.12. Фридмоны в иерархии систем .
"О значительнейших вещах не будем судить слишком быстро".
(Гераклит)
Александр Александрович Фридман, родился 17 июня 1888 г., в Петербурге. Отец его был музыкантом и композитором, а мать дочерью чешского композитора Воячека. Будучи богато одаренным, разносторонним человеком, он ушел из жизни очень рано, в 37 лет. Увлекаясь сложнейшими математическими задачами и расчетами, он обогатил открытиями геофизику, космологию, создал теорию турбулентности. Его любимым изречением, были слова Данте: "Вод, в которые я вступаю не пересекал никто".
Исследуя уравнения Эйнштейна, он первый сделал вывод о их нестационарности. Анализируя в 1922 г. уравнения общей теории относительности, он сделал сенсационное открытие. Он обнаружил, что система уравнений имеет решения, которые описывают необычный мир - замкнутый. Под действием гравитации, в отдельных участках Вселенной, материя может схлопнуться, образовав самозамкнувшееся пространство.
Это открытие имеет колоссальное значение. Особенно для системного синтеза. Становится понятнее, почему в нашем реальном мире действует ряд запретов. По иному оцениваются, такие понятия, как бесконечность и иерархичность, в подчиненности систем. Рассмотрим самозамкнутость подробнее.
Представим, что мы, обитатели двухмерного мира, на поверхности сферы. Если мы начнем чертить на поверхности этой сферы, вокруг себя, окружности, то заметим, что чем дальше от нас окружность, тем она больше. И так до экватора. А затем, они будут уменьшаться до нуля. Это означало бы для двухмерного мира, что он замкнут.
Похоже, что подобным образом, устроен и наш мир. Но, мы находимся на поверхности не трехмерной, а четырехмерной сферы. Радиус замкнутого мира, зависит oт его массы. Чем больше масса, тем больше радиус, вмещающий этот мир. Замкнутый мир, с массой равной массе Солнца, имел бы радиус всего 300 метров. А размер мира с массой нашей Вселенной, составляет 1023 - 1024 километров. Для его пересечения, свету требуется, более 10 миллиардов лет!
Замкнутые миры недоступны для контактов друг с другом. Они, просто, не существуют друг для друга. Хотя, для живущих в нем, этот мир - Вселенная.
Замечательный советский ученый, Моисей Александрович Марков (р.1908), физик-теоретик, внесший большой вклад в квантовую электродинамику и рельявистскую теорию элементарных частиц, в нелокальные теории поля, автор оригинальных космологических теорий и гипотез, живо интересовался выкладками Фридмана.
Он высказал идею, что если в замкнутую систему внести электрический заряд, то она перестанет быть полностью замкнутой. Возникает полузамкнутая система. Она отличается от полностью замкнутой тем, что связана с окружающим миром (другими системами), узкой горловиной или горловинами.
Это полностью подтверждает реальность основной концепции настоящей работы: мир, Вселенная, Природа, структурированы сложными дискретными образованьями - полузамкнутыми системами, имеющими иерархическую зависимость, телеологичное управление, энергоинформационный обмен
О горловинах, связывающих системы, можно сказать, что они имеют внутри огромное поле тяготения. Даже свет, не в состоянии пройти через такую горловину. Снаружи, мир за горловиной, выглядит элементарной частицей. Но, в ней заключена Вселенная со своей "бесконечностью" и звездными скоплениями.
Такие частицы-миры, Марков назвал фридмонами, в честь Фридмана. Для человеческого сознания, такое явление, как фридмоны, абсолютно непривычное и трудновоспринимаемое. Ведь по человеческим меркам, большее, никак не может поместиться в меньшем, более того, в ничтожно малом. Но факт остается фактом - система уравнений Максвелла-Эйнштейна содержит, без всяких натяжений и допущений, фридмонные решения.
Заслуга Маркова в том, что он применил к теории элементарных частиц космогонический подход. Замкнул эти миры друг на друга, показал единство Природы и справедливость положений холизма, считавшегося реакционным, идеалистическим учением. Холизм рассматривает целостность Природы, Вселенной, как следствие, творческой активности поля целостности - "холистского поля". Основоположник холизма - Ян Христиан Смэтс /1828-1950/, премьер-министр Южно-Африканского Союза, британский фельдмаршал, соавтор устава Лиги наций (выдвинул идею мандатной системы).
До Маркова, физики, не принимали всерьез гравитацию в микромире. Ведь она в 1037 раз меньше электромагнитных взаимодействий. В пределах атома, ее даже невозможно измерить. Но, можно представить ситуацию, когда эти слабые взаимодействия, себя проявят ощутимо.
Резко увеличим массу системы (до массы Вселенной), а размеры ее резко сократим. Ведь на такую ситуацию, в Природе запрета нет! Энергия и масса эквивалентны. Следовательно, в инертной массе системы, заключена огромная энергия положительного знака. Но, существует еще и гравитационная энергия (энергия сжатия), у которой отрицательный знак. При некотором критическом значении средней плотности вещества, в системе, наступит равенство гравитационной и инертной энергий. Суммарная энергия может оказаться равной нулю. Какой же должна быть эта критическая плотность?
Пусть М - масса системы, R - радиус. Энергия инертной массы:
Еи= Мс2
гравитационная же энергия будет отрицательна:
Ег = -γМ2/2R (23)
где γ - гравитационная постоянная.
Поскольку Еи = Ег, то:
Мс2 = - γМ2/2R
или:
R = - γM2/2c2
Критическое значение плотности:
ρ*=М/V.
где V - объем системы.
Считаем что система - Вселенная, шар и:
V=4/3(πR3)
Тогда:
или:
где, π,с и γ - константы.
Определим массу Вселенной М. Английский физик, астроном А. Эддингтон, определил ее, и она составила:
М = 136.2256 протонов + 136.2256 электронов.
Современные физики-теоретики утверждают, что она равна 10-30 грамма на кубический сантиметр.
А необходимо, чтобы ρж = 10-29 г. Это соответствует 10 атомам водорода в 1 кубическом метре пространства. Казалось бы, ничтожная плотность, но нельзя забывать, что между материальными объектами, в Космосе, огромные расстояния.
Получается, как будто, что плотность нашей Вселенной, недостаточна, и не достигает критической плотности, при которой гравитационные силы уравновесятся инертными и начнут сжатие системы? Но, спешить с выводами не следует.
Физики предполагают, что во Вселенной существует скрытая, электрически нейтральная масса, сконцентрированная, в нейтронных звездах, на которые указывал Марков, еще в 1964. Скрытую массу, могут иметь и "черные дыры".
Если же предположить, что "черные дыры", это горловины, за которыми прячутся фридмоны, т.е., другие Вселенные, то можно предположить, что наша Вселенная, может получать, в определенных ситуациях, из них, дополнительную энергию. Таким образом, средняя плотность нашей Вселенной вполне может перевалить за критический рубеж - 10-29г/см3 , а если так, то вся наша Вселенная может оказаться элементарной частицей или виртуальной точкой в какой-то мировой системе.
Выступая в 1966 г. в Крыму, в Международной школе по теоретической физике, с докладом: "Элементарные частицы предельно больших масс (кварки, максимоны)", академик Марков сказал:
"Я не хотел бы утверждать, что внутри того или другого электрона, в настоящее время, тоже происходит семинар по симметриям теории элементарных частиц. Но, хочется подчеркнуть, что наши представления об элементарных частицах, на самом деле, могут быть очень далекими от действительного содержания этих объектов, и что между "большим", космическим и "микромалым", может и не быть такой пропасти, как это кажется с первого взгляда".
Как, в связи с этим, не вспомнить Анаксагора, утверждавшего, что мир состоит из бесчисленного множества частиц-миров (а не из 4 первотел: земли, воздуха, воды и огня). У Анаксагора, каждая гомеомерия, содержала в себе все элементы мира. "Все во всем"! - учил он. Каждая частица, как бы мала она ни была, оказывалась бесконечно сложной. Удивительное прозрение.
Вот ведь как, пишет Марков:
"Вселенная, в целом, может оказаться микроскопической частицей. Микроскопическая частица может содержать в себе целую Вселенную! Сама возможность такого объединения противоположных свойств - ультрабольшого и ультрамакроскопического и ультрамикроскопического, представляется мне не менее удивительной, чем объединение в одном объекте свойств корпускулы и волны." (Марков М.А. "О природе материи", Наука, 1976 г.)
Здесь мы близко подошли к понятию бесконечности. В каждом мире: мега-, макро-, микро-, квазимире, это понятие приобретает свою специфику. Но, через это вечное философское понятие, которое наш ограниченный ум не в состоянии представить реальностью, эти миры соприкасаются и сливаются в одну идеальную и гениальную конструкцию Творца. Сингулярность, время от времени, возникающая в расчетах физиков, является неотъемлемой частью Природы, характеристикой ритмических и гармонических процессов, которыми управляет Энтелехия. Но, об этом ниже.