початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

«Спеціальні» теорії відносності
(СТО * - нова редакція, СОТО і Кватерная Всесвіт)

До 100-річчя теорії відносності

В. М. М'ясніков

Залиште коментар

• Вступ
• Спеціальна теорія відносності (СТО * - нова редакція)
• Спеціальна "загальна" теорія відносності (СОТО)
• висновок

КВАТЕРНАЯ ВСЕСВІТ

Вище ми розглянули зовнішній простір матеріальної точки, визначили його як простір-маса, пов'язане з тілом відліку, і побудували в цьому просторі-масі «спеціальну загальну» теорію відносності. Наступним завданням є побудова аналогічної теорії для внутрішнього простору матеріальної точки. Оскільки єдиним доступним нам «прикладом» внутрішнього простору є наш Всесвіт (Метагалактика), далі будемо говорити тільки про простір Всесвіту. Модель Всесвіту як модель внутрішнього простору матеріальної точки побудована нами вже двічі - класичний варіант (глава V) і релятивістський (глава VIII). Далі пропонується ще одна модель Всесвіту, побудована відповідно до ідеями, викладеними на початку цієї статті, і тому розглядається як «самостійна теорія відносності». Ми назвали її Кватерная Всесвіт

Отже, нехай - Маса Всесвіту (див. Глави V і VIII). Гравітаційний радіус Всесвіту

(49)

називаємо радіусом кривизни простору Всесвіту або просто - радіусом Всесвіту.

Простір Всесвіту однорідний і изотропно, тому в якості геометричного центру Всесвіту можна вибрати будь-яку точку. Для визначеності вибираємо Землю як геометричного центру Всесвіту, при цьому Земля розглядається просто як точка в просторі Всесвіту (а не як масивне тіло, що обертається).

Геометричній системою відліку Маньківського відносно Землі називаємо систему з точкою відліку на Землі без урахування маси речовини Всесвіту і обраним напрямом (променем) з точки відліку, що задається одиничним вектором . Геометричним простором-часом (без урахування маси Всесвіту) називаємо кватерное безліч , Певне в геометричній системі відліку Маньківського,

. (50)

Вважаємо і, що в цій системі відліку обрана декартова прямокутна система координат з початком в точці відліку (Земля) і віссю , Спрямованої уздовж виділеного напрямку.

Фізичної системою відліку Маньківського відносно Землі називаємо систему з точкою відліку Земля з урахуванням маси речовини (гравітаційної сфери) Всесвіту і тим же обраним напрямком з точки відліку

, (51)

де - Радіус Всесвіту.

Перетворення від геометричної до фізичної системі відліку здійснюємо як і раніше перетвореннями Лоренца зі Спінор , Що визначаються з (51)

тобто , де визначається з , а - Орт виділеного напрямку.

Фізичним простором-часом (з урахуванням маси речовини Всесвіту) називаємо кватерное безліч , Певне у фізичній системі відліку Маньківського,

, (52)

за допомогою перетворень Лоренца

. (53)

Проробивши всі обчислення і записуючи результат в декартових координатах для різниці двох близьких подій і - Відповідно, отримуємо

. (54)

Далі, вважаючи події і одночасними (див. (5) і (6)), знаходимо

, (55)

де

або . (56)

Практично завжди можна вважати , і тоді

, , ( ). (57)

Таким чином, з огляду на , При "включенні" маси Всесвіту час сповільнюється, довжина (в радіальному напрямку) збільшується, маса пробного тіла збільшується.

І нарешті, як і в СТО * (див. (23)) і в СОТО (див. (37)), перетворення (55) інтерпретуємо як перетворення еталонів часу, довжини і маси

, , (58)

з подальшим їх використанням в релятивістської теорії розмірності.

Деякі слідства:

У всіх практично цікавих випадках умови (55) з урахуванням (57) і (49) запишуться так

. (59)

Нагадаємо, що тут, за визначенням, - Відрізки часу, довжини і маса в геометричному (без урахування маси Всесвіту) просторі-часі, а - Відповідні час, довжина і маса у фізичному (з урахуванням маси Всесвіту) просторі-часі в системі відліку, пов'язаної з Землею, і в точці Всесвіту, віддаленої від Землі на відстань . Але реальна Всесвіт безсумнівно заповнена речовиною і ми живемо в цьому Всесвіті, як же нам інтерпретувати в реальному Всесвіту?

Співвідношення (59) підказують, що при , Тобто в малій околиці Землі (по космологічним масштабами - в межах Сонячної системи, Галактики ...), геометричне простір-час і фізичний простір-час збігаються, і , , , Тобто наші реальні виміри в недалекому космосі не залежать від наявності далекого речовини Всесвіту. Але в міру віддалення від Землі штриховані величини зростають в порівнянні з відповідними величинами на Землі. (Як порівнювати однакові, і що значить - «однакові», фізичні величини на Землі і в далекому космосі?).

Космологічне червоне зміщення. Закон Хаббла. Єдина можливість безпосереднього порівняння часу, довжини і маси (енергії) на Землі і в далекому космосі або, що те ж саме, в сучасну епоху і далекому минулому - електромагнітна хвиля, яку ми приймаємо від далеких об'єктів Всесвіту. Дійсно, позначимо - Довжину хвилі випускання світла якимсь атомом на далекій галактиці. При цьому відповідно до основного космологічним принципом (всі локальні фізичні закони однакові в будь-яку епоху і в будь-якому місці Всесвіту, см. [2]) вважаємо , Тобто довжина хвилі випущення світла на далекій галактиці (або в одномоментну епоху в минулому) якимось атомом дорівнює довжині хвилі випускання таким же атомом зараз і на Землі (в еталонному спектрі). позначаючи і - Спостерігається довжину хвилі (в спектрі далекої галактики), маємо з другого співвідношення (59):

- Збільшення довжини хвилі, іменоване космологічним червоним зміщенням.

Космологічне червоне зміщення записують і у вигляді відносного зміщення

.

З іншого боку, якщо червоне зміщення інтерпретувати як ефект Доплера для удаляющегося джерела світла (Див. (11)), маємо (для )

(60)

- Закон Хаббла для малих Z.

Якщо космологічне червоне зміщення записати точно, маючи на увазі (55) і (56), тобто , І потім, інтерпретуючи його як доплеровское (11), - , То маємо

,

звідки отримуємо закон Хаббла, справедливий для всіх Z

. (61)

Космологічне червоне зміщення можна записати і як зменшення частоти хвилі світла, якщо ввести відповідні позначення і , І тоді з першого співвідношення (59) маємо

. (62)

Останнє, що інтерпретується як співвідношення для частоти фотона і враховуючи, що частота фотона і його енергія пов'язані відомим співвідношенням , де - Постійна Планка, дозволяє переписати (62) для енергії фотона

. (63)

Зменшення енергії фотона (63), що пояснюється, наприклад, необхідністю витрат на подолання опору середовища або просто старінням фотона, часто розглядається, при інтерпретації космологічного червоного зміщення, як альтернатива розширенню Всесвіту.

Ми вважаємо, що співвідношення для енергії (63) невірно. Фотон не тільки не втрачає енергію (не старіє), подорожуючи по Всесвіту, але зовсім навпаки, збільшує її. Це випливає з третього співвідношення (59), з урахуванням ,

(64)

Неправильне співвідношення (63) отримано з вірного (62) в припущенні, що постійна Планка не залежить від розширення Всесвіту, тобто в наших позначеннях (нештріхованние і штриховані величини) . Але це не так. Ми вже відзначали це в (24), покажемо ще раз, маючи на увазі (58) і релятивістську теорію розмірностей. Співвідношення (59) можна записати для еталонів (58) при , І тоді (для порівняння див. (24))

,

(65)

З урахуванням (65) зі співвідношення (62) виходить (64), але не (63).

Гравітація у Всесвіті. «Антигравітація». Антигравітаційний радіус. Результати цього розділу, в значній мірі, повторюють результати голови V. Відмінність в тому, що тут підхід здійснюється з іншого кінця, виходячи з моделі кватерной Всесвіту.

У ньютоновском гравітаційному полі точкової маси M швидкість вільного падіння V і гравітаційний потенціал на відстані F від точкової маси пов'язані співвідношенням

, (66)

яке випливає з закону тяжіння Ньютона. Міркуючи в зворотній послідовності, можна з (66) отримати прискорення вільного падіння

і силу тяжіння, що діє на пробну частку маси

.

Із закону Хаббла (60) складемо вираз, аналогічне (66)

, (67)

і обчислимо прискорення

(68)

і силу, що діє на пробну частку маси ,

. (69)

потенціал , прискорення і силу називаємо Хаббловском. В системі відліку з точкою відліку - Земля (або будь-яка інша точка, ) Хаббловском сила , Що діє на пробну частку маси , Є силою відштовхування, протидіюча ньютонівської силі тяжіння . Якщо в точці відліку знаходиться матеріальне тіло маси , То сумарна сила, що діє на пробне тіло маси , Що знаходиться на відстані F від тіла , дорівнює

(70)

при малих переважає ньютоновский член, і сила є силою тяжіння. Зі збільшенням ньютоновский член зменшується, а Хаббловском зростає, при деякому значенні сила стає рівною нулю і потім, у міру подальшого збільшення , - Стає силою відштовхування.

значення , При якому сила дорівнює нулю, називаємо антигравітаційним радіусом тіла і позначаємо

(71)

Антигравітаційний радіус тіла маси M природно інтерпретувати як межу гравітаційного впливу тіла M на інші масивні тіла у Всесвіті. Кінцівка області гравітаційного впливу тіл у Всесвіті пояснює ієрархічну структуру розподілу речовини у Всесвіті, робить неспроможним т.зв. гравітаційний парадокс, та ін. Дійсно, при малих ( «Малих» в сенсі , де - Антигравітаційний радіус маси речовини всередині сфери радіуса ) Переважає ньютонівської тяжіння, і речовина «концентрується» в об'єкти (кластери), положення яких в ієрархії речовини Всесвіту (зірки, зоряні скупчення, галактики, ...) залежить від масштабу явища. при великих ( ) Переважним є Хаббловском відштовхування, і сформовані (або формуються) об'єкти віддаляються один від одного. Видалення далеких об'єктів один від одного (від Землі при спостереженні із Землі), не є рухом по інерції, і екстраполяція за часом «назад, до початку» цих рухів не вимагає з необхідністю «першого поштовху» у вигляді «великого вибуху», сингулярного стану в «початку» еволюції і т.п. У гл. VIII ми пропонуємо інший сценарій еволюції і її початку

«Наша» спостерігається Всесвіт є внутрішній простір більш широкої системи - метавсесвіт, що знаходиться в стані гравітаційного колапсу. Еволюція нашого Всесвіту - це розвиток гравітаційного колапсу, спостережуваного «зсередини». При цьому, вдається простежити основні етапи історії Всесвіту: , , , , .

З іншого боку, Хаббловском швидкість (60) і прискорення (68) підказують можливість інтерпретації спостережуваного розширення Всесвіту як «скалярного» обертання з «кутовий швидкістю», рівній постійної Хаббла. Ми назвали (умовно) «скалярним» обертання з одним полюсом, на відміну від класичного обертання навколо осі з двома полюсами. Інакше кажучи, розширюється Всесвіт (Метагалактика) можна інтерпретувати як гравітаційний аналог монополя Дірака, «обертається» щодо єдиного полюса - геометричного центру Всесвіту, наприклад, Землі.

Відзначимо і, що наш Всесвіт (Метагалактика) є унікальним об'єктом, у якого гравітаційний і антигравітаційний радіуси рівні, тобто для маси Всесвіту (Див. [2]) .

Остання рівність вселяє додаткову впевненість в справедливості нашої моделі, бо Всесвіт, за своєю суттю, і повинна бути унікальним об'єктом, де все «крайнощі» сходяться. (Зокрема, масу M, що володіє таким унікальним властивістю, можна вважати масою Всесвіту, навіть якщо б у нас не було (а вони є!) Ніяких інших міркувань крім унікальності Всесвіту).

Всі перераховані в цьому розділі результати відносяться до Всесвіту, що розглядається з Землі (з точки відліку) і отримані як висновки з моделі кватерной Всесвіту. Саме такою була мета даного розділу. У розділі V всі ці результати отримані в рамках ньютонівської теорії в моделі Всесвіту як внутрішнього простору матеріальної точки. Зокрема, Хаббловском сила відштовхування відносно тіла M є ньютонівської силою тяжіння щодо гравітаційної сфери Всесвіту, Хаббловском швидкість видалення далеких галактик - ньютонівської швидкістю вільного падіння в гравітаційному полі гравітаційної сфери Всесвіту. Звідси, зокрема, випливає, що космологічне червоне зміщення допускає гравітаційну інтерпретацію. Хаббловском сила відштовхування або, що те ж саме, тяжіння гравітаційної сфери, чинне на будь-яку частку у Всесвіті, як би розтягує цю частку рівномірно на всі боки, що можна інтерпретувати як існування негативного тиску в кожній точці простору Всесвіту, останнє, в свою чергу, можна нітерпретіровать як існування якогось «речовини» з негативною щільністю , Рівномірно розподіленого у Всесвіті. Ми назвали це «ре-ство» гравітаційним вакуумом.

Введення щільності вакууму в гравітаційне рівняння Пуассона дозволяє істотно розширити можливості класичної ньютонівської теорії гравітації. Так, застосовуючи класичні методи вирішення та інтерпретації рівняння Пуассона з «поправкою на вакуум», можна отримати розширення Всесвіту, закон Хаббла і Хаббловском сили відштовхування, космологічне червоне зміщення, принцип Маха та ін. В рамках ньютонівської теорії (див. [2] і [ 1], гл. V).

У розділі XII, обговорюючи проблему часу, ми ввели поняття моменту часу і поняття одномоментно:

Подія, яке визначається радіусом-вектором в момент , Називається одномоментним з подією в точці відліку в момент , якщо . Для стислості, при виконанні останнього умови, будемо говорити: « одномоментен »Або« одномоментно ».

З визначення випливає, що події, що знаходяться на відстані від точки відліку в момент , За умови , Одномоментні з деяким подією в точці відліку. Дві події називаються одночасними, якщо вони одномоментні одному і тому ж події в точці відліку (саме про це говорить визначення одночасності (5))

Значення радіуса Всесвіту в (49) можна інтерпретувати як умова одномоментно при . Останнє формально дозволяє інтерпретувати як оцінку віку Всесвіту, з іншого боку, можливість такої інтерпретації підказує, що і можна інтерпретувати подібним же чином, тобто ввести час, одномоментне відстані від точки відліку . Підставляючи останнім в (59), маємо

. (72)

(Що таке, цей час? Якесь космологічне? Чи має воно якесь відношення до ньютоновскому? І т.п.)

Формальне запровадження часу, одномоментного відстані, кардинально змінює інтерпретацію моделі кватерной Всесвіту. Тепер співвідношення (72) допускають інтерпретацію як еволюційні співвідношення в розширення Всесвіту. З цих співвідношень природно випливає закон Хаббла (див. Вище), космологічне червоне зміщення і ін.

Співвідношення (72) для часу, довжини і маси приймають вид, що співпадає з законом розширення (постулатом 4) програми «Розширення Всесвіту => локальна фізика», див. [2]. Тому Кватерную Всесвіт і, зокрема, співвідношення (72) можна розглядати як ще одне незалежне (не пов'язане із загальною теорією відносності) обгрунтування програми «Розширення Всесвіту => локальна фізика». З іншого боку, в локальній (земної) фізики з'являються нові, у порівнянні з наведеними в [2], можливості, наприклад, поняття ефіру як безлічі всіх мислимих (віртуальних) інерціальних систем, поняття часу, як вселенського, так і локального, поняття одночасності і пов'язана з нею проблема реальності і т.зв. дальнодействия, можливість «подорожі» по шкалі часу в рамках СТО * і т.д. і т.п.

Кватерная Всесвіт, природно, ставить безліч питань, деякі з них ми виділили явно (в дужках). Вже згадана модель дозволяє відповісти на багато подібні питання (за подробицями ми змушені відіслати до неопублікованої роботі [1]).

Відзначимо, нарешті, чарівне збіг висновків і уявлень про будову і еволюцію Всесвіту, отримані з трьох, взагалі кажучи, незалежних моделей - ньютонівської (гл.V), релятивістської (гл.VIII) і Кватерной Всесвіту (див. Вище, а й гол. XV). Ці висновки, співпадаючи в головному і доповнюючи один одного (від однієї моделі до іншої) в деталях, малюють несуперечливу картину Всесвіту (фізичну картину світу), що визначає, серед іншого, і локальну (земну) фізику ( «Розширення Всесвіту => локальна фізика» ).

ВИКОРИСТОВУВАНА ЛІТЕРАТУРА

В.М. М'ясників. Натуральна філософія. (Книга, 400 стр., Неопубліковані).

В.М.Мясніков. Розширення Всесвіту => локальна фізика. Праці Конгресу-98 «Фундаментальні проблеми природознавства». Том II. Серія «Проблеми дослідження Всесвіту» вип. 22. С-Пб., 2000, с. 353-370

В.М.Мясніков. Математичні начала сучасної натуральної філософії. Праці Конгресу-2002 «Фундаментальні проблеми природознавства і техніки». Частина II. Серія «Проблеми дослідження Всесвіту» вип. 25. С-Пб., 2002, с. 135-167.

В.М.Мясніков. Математичні начала сучасної нату-ральної філософії. Тези доповіді. Фундаментальні проблеми природознавства і техніки. Програма і тези доповідей Конгресу-2002. СПб. 2002 с.74

У статті використовуються лише оригінальні ідеї автора, які не потребують сторонньої інформації, тому список включає тільки роботи автора.

Див. І сайт автора http://Quater1.narod.ru

Версія для друку
Автор: В. М. М'ясніков
PS Матеріал захищений.
Дата публікації 13.01.2005гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів