Озерицковский Борис Викторович : другие произведения.

Закон сохранения пространства

Самиздат: [Регистрация] [Найти] [Рейтинги] [Обсуждения] [Новинки] [Обзоры] [Помощь|Техвопросы]
Ссылки:
Школа кожевенного мастерства: сумки, ремни своими руками Юридические услуги. Круглосуточно
 Ваша оценка:
  • Аннотация:
    Новый взгляд на структуру пространства и времени.

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ ХИМИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ

Б.В. ОЗЕРЕЦКОВСКИЙ

ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ПРОСТРАНСТВА

Черноголовка 2003

от автора

  
  
  
  
  
   Эта книга представляет собой сборник статей, объединенных общей темой, которая рассматривает пространство, созданное материей. До настоящего времени в физике существовали раздельно материя и пространство, в котором эта материя существовала и двигалась. Для дальнейшего понимания законов природы необходимо осознать, что пространство создается материей и эти понятия неразделимы. Единство материи и создаваемого ею пространства позволяют понять, что лежит в основе отличия поведения элементарных частиц от движения тела в классической механике.
   Статьи были написаны для физических журналов и затрагивают различные аспекты общей темы. Я не стал их переписывать для монотонного книжного изложения, поэтому читатель сразу может ознакомиться с интересующей его темой в соответствующей статье и нет необходимости читать всю книгу. Последовательность расположения статей несколько изменена относительно их написания для журналов. Статьи 4 и 5 написаны совместно О.Б.Ивлевой. Следует отметить, что в данной книге пространство, созданное материей, и физическое пространство это синонимы.
   Книга предназначена в первую очередь физикам, у которых, несмотря на все усилия понять основные положения квантовых механики и электродинамики, теорию относительности, остаются некоторые сомнения и неудовлетворенность. В связи с этим выскажу свои соображения относительно возникновения такого положения в познании физических законов природы, хотя это и не связано с общей темой книги. Дело в том, что на начало XX века, как мне кажется, приходится странный всплеск в сознании всех людей, который заключался в том, что пытались создавать что-то новое путем отрицания уже достигнутого. Появилось желание разрушать, делать революции, войны, совершать не рациональные поступки, агрессивность и все это с целью достижения благополучия в жизни. Этот "странный всплеск в сознании" затронул и физику. Вместо того, чтобы непонятные физические явления и процессы оставить в рамках гипотез и искать ошибки в своих рассуждениях, исходных данных, математической записи, физики поступили проще. "Непонятности" сделали определением этих физических явлений и возвели их в ранг законов для этих явлений. Так, неизвестно, где находится частица и не пытайтесь ее найти - это есть закон поведения элементарных частиц. Можно определить только вероятность ее нахождения в определенном месте пространства. Не можете измерить одновременно импульс и координату частицы, и не пытайтесь - это для них закон, неопределенность Гейзенберга. Эти законы положены в основу квантовой механики, которая ограничила ими свою вотчину. Однако можно думать, что основой квантовой механики является невозможность математически описать вид материи, которой присуще двухмерное пространство, математическими формулами, которые имеют место при описании вида материи, присущей одномерное пространство, т.е. обладающей инертной массой.
   В физической основе теории относительности А. Эйнштейна лежит ошибочное положение, которое рассматривает фотон как материальную точку, распространяющуюся со скоростью света. Вопросы, рассматриваемые в теории относительности А. Эйнштейна, связаны исключительно с геометризацией пространств разной размерности, которые присущи определённым видам материи. Действительно, геометрическим образом одномерного пространства является прямая линия, геометрический образ двухмерного пространства представляет собой плоскость. На прямой и на плоскости действуют разные правила сложения (вычитания), т.е. точкам, образующим эти геометрические образы, соотносятся разные вещественные числа. Людям вообще свойственно только одномерное восприятие, поэтому мы используем при изучении физических явлений линейные понятия (длина, время, скорость и т.д.). В связи с этим при изучении материи, которой присуще двухмерное пространство, необходимо помнить, что полученные экспериментальные данные являются только проявлением поведения этой материи в рамках одномерного пространства. Преобразование Галилея, если отвлечься от названий символов (координата, время, скорость) содержит простое арифметическое действие - вычитание, которое приводит к уменьшению x по формуле x?= x-v"t. Все величины x, преобразованные по формуле Галилея, уменьшаются до x?, т.е. я хочу сказать, что используют математическую запись правила вычитания вещественных чисел на числовой прямой. На плоскости вещественным числам x? соответствуют иные вещественные числа, потому что на плоскости принято другое правило вычитания. Тогда причём здесь понятия "сокращение длины" и "замедление времени", которые существуют в теории относительности А. Эйнштейна. Просто эти атрибуты теории относительности связаны исключительно с геометризацией пространств разной размерности, соответствующих разным видам материи, и правилами сложения (вычитания) принятых на них.
   Физики перестали делать попытки разобраться в этом нагромождении законов, полученных в период "всплеска в сознании", потому что ученые всегда с большим уважением относились к самому названию "закон природы". У начинающего физика все впереди, так как в вопросах познания квантовой механики, квантовой электродинамики, теории относительности, он еще в последних рядах. Но строй, в котором он находится, повернет назад и он может оказаться среди первых.
   Желаю успеха.
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  

содержание

  
  
  
   Статья 1. Преобразование одномерного физического 5
   пространства в двухмерное физическое
   пространство и основные положения квантовой
   механики
   Статья 2. Закон сохранения пространства 22
   Статья 3. Особенности преобразования одномерного 37
   физического пространства
   Статья 4. Преобразование Галилея в понятиях бесконечных 48
   множеств
   Статья 5. Инвариантность законов физики относительно 54
   инерциальных систем отсчета в понятиях
   бесконечных множеств
   Статья 6. Физическое единство красного смещения 60
   спектральных линий и расстояния удаленных
   галактик
  
  
  
  
  
  
  
  

статья 1.

  

Преобразование одномерного физического пространства в двухмерное физическое пространство и основные положения квантовой механики

  
  
  
   В настоящей работе рассмотрены основы перехода от одномерного физического пространства к двухмерному физическому пространству. Физический процесс, который имеет начало, т.е. "точку", в которой зарождается процесс и затем распространяется по всему рассматриваемому пространству, должен быть записан так, чтобы это начало было отражено в математике. Начало физического процесса (эта "точка") содержалась бы в формулах, в геометрии, т.е. была заложена в саму основу построения математических выражений. Это позволит понять квинтэссенцию изменения размерности физического пространства, которая непосредственно связана с такими понятиями квантовой механики как "принцип неопределенности Гейзенберга", корпускулярные и волновые свойства частиц и вероятностная интерпретация местонахождения частиц в пространстве. Прежде всего, необходимо сделать следующие замечания общего характера.
   Физик наполняет математическую формулу определенным физическим смыслом. Однако, если она уже записана, то включает математические законы, а не "физические", которые складываются у нас в голове путем лишь объяснений, что означает каждый символ в математической формуле. Поэтому, чтобы быть объективным к математической записи физического процесса необходимо вначале проанализировать саму формулу с чисто математической стороны. Дело в том, что математик изучает полученное соотношение между величинами безотносительно к какому-либо физическому процессу, просто для него эти соотношения обеспечивает сама формула на основе математических (а не физических) постулатов.
   Следующий момент, который почему - то не нашел должного внимания у физиков прошедшего века, состоит в следующем. Декартовая система координат, которую вводят на плоскости или в пространстве, еще не означает, что мы перешли к двухмерному или трехмерному пространству. Невозможно выйти за рамки одномерного пространства, если заполнить прямыми линиями всю плоскость или трехмерное пространство, введенное только координатами Декарта. Пространство любого измерения остается одномерным пространством, если оно заполнено параллельными прямыми. Свойства, которыми обладала прямая линия, без всякого изменения переносятся на свойства уже самого пространства, состоящего из этих прямых линий, и поэтому одномерность пространства сохранится. Другими словами можно сказать, что на прямой линии никак не отразилось ее запись в декартовых координатах на плоскости или в пространстве. Это естественно, так как природа не знает, что если мы нарисовали две перпендикулярные прямые, то это двухмерное пространство, а три перпендикулярных друг другу прямых - это уже трехмерное пространство. Система координат Декарта не есть явление природы. Таким образом, описательный прием, которым пользовались физики прошедшего века и который заключается в том, что размерность пространства определялась только числом взаимно перпендикулярных прямых, (система координат Декарта), не отражает самой сути изменения размерности пространства. Геометрические элементы, образующие двухмерное пространство, должны отличаться от геометрии прямой линии, которой соответствует только одномерное пространство. Мы рассмотрим одномерное и двухмерное пространства, так как основные элементы, связанные с изменением размерности пространства, будут выявлены уже при этом переходе.
   Комплексное число или показательная функция
в математическом плане преобразует полосу 0© y< 2? на всю плоскость.
  
  
   При этом прямые y=const (?=const) переходят в полупрямые, прямые x=const преобразуются в окружности радиуса
. Полосу 0© y< 2? можно сделать как угодно узкой простым введением некоторой величины c, а показательная функция примет вид
. Таким образом, если взять с достаточно большим, то получим очень узкую полосу, которую можно считать аналогом прямой линии в двухмерном пространстве, и которую функция
преобразует в плоскость, т.е. заполняет все двухмерное пространство. Необходимо сделать следующее замечание. Дело в том, что если только словесно и в нашем воображении представлять совокупность параллельных прямых в виде полосы на плоскости, то это не есть еще двухмерное пространство. Полоса, как геометрическое образование двухмерного пространства, возникает только, когда для характеристики ее точек вводят вторую независимую переменную y. В этом основная разница в подходе, так как ранее рассматривалась прямая линия (одномерное пространство) и переход к плоскости (двухмерное пространство) в принципе был невозможен.
   Преобразование узкой полосы (аналога прямой линии в двухмерном пространстве) на всю плоскость приводит к появлению геометрических элементов, которых раньше не было. Новыми элементами являются полупрямые (y=const) и окружности (x=const). При этом существенным элементом является точка, из которой начинаются все полупрямые и которая является центром всех окружностей (точка двухмерности). Это принципиально новое по отношению к заполнению полосы параллельными бесконечными прямыми. Таким образом, переход от одномерного пространства к двухмерному происходит при изменении геометрии формирующей эти два пространства разной размерности, и только новыми геометрическими элементами можно заполнить двухмерное пространство. Изменение геометрии при переходе от одномерного к двухмерному пространству вводит внутреннее преобразование одного пространства в другое, а не внешнее, декоративное, как это делали в прошлом веке введением системы координат Декарта.
   Отметим некоторые понятия, которые существенно изменяются в зависимости от размерности пространств. Полупрямые, окружности и точка, из которой начинаются полупрямые и которая является центром окружностей, т.е. заполнение двухмерного пространства начинается из любой его точки. Исчезает такое понятие одномерного пространства как минус бесконечность; в двухмерном пространстве все начинается из определенной точки. Положение в одномерном и двухмерном пространствах задается точкой. Однако, в одномерном пространстве понятие "точка" это предельно малая величина прямой линии, а в двухмерном - это предельно малая величина поверхности. В связи с этим при переходе к двухмерному пространству изменяется сама суть понятия движения, которое введено в одномерном пространстве.
   Заполнение (движение) двухмерного пространства происходит увеличением поверхности, которая начинается в точке и распространяется сразу в разные стороны. Движение в одномерном пространстве происходит в определенном направлении - вдоль прямой линии. Нельзя представлять себе заполнение двухмерного пространства так, что в начале происходит движение по координате x (радиусу), а затем по координате y (повороту радиуса на угол ?). Если представить себе картину заполнения двухмерного пространства так, то это будет просто сложение двух одномерных пространств, и в итоге снова получим одномерное пространство. А это совсем не то, потому что теряется квинтэссенция двухмерного пространства. Повторяю еще раз, в двухмерном пространстве заполнение происходит из точки одновременно во все стороны поверхности, как увеличение площади круга по закону
.
   При перемещении отрезка в одномерном пространстве его длина сохраняется. Этому положению в двухмерном пространстве должно соответствовать сохранение определенной площади при ее перемещении. Следовательно, должна сохраняться площадь кольца вокруг точки, т.е. в двухмерном пространстве увеличение расстояния от выбранной точки (увеличение заполнения пространства) приводит к уменьшению ширины охватывающего точку кольца. Таким образом, при увеличении размерности пространства изменяются геометрические элементы, создающие это пространство, и их соотношения.
   Физик делает из прямой бесконечной линии и плоскости (геометрических понятий) физическое одномерное и двухмерное пространства тем, что наполняет их физическими характеристиками. Одномерное физическое пространство включает такие характеристики как положение (координата) точки, расстояние, скорость, импульс, энергия и др. Совокупность этих понятий характеризующих частицу создает одномерное физическое пространство. Если эксперимент включает изменение размерности пространства, то естественно, что физические понятия и формулы должны быть преобразованы так, чтобы был учтен переход из одномерного в двухмерное пространство. Сам по себе эксперимент остается, речь идет только о характеристиках, которыми он может быть описан в пространствах разной размерности.
   Как отмечалось выше, увеличение размерности пространства приводит к изменению образующих его геометрических элементов. В связи с этим теряют смысл некоторые физические величины и законы, которые были введены для исходного физического пространства. Различие понятий "точки" одномерного и двухмерного пространств отмечалось выше. Поэтому если из точки в одномерном физическом пространстве можно задать направление движения, то в случае двухмерного физического пространства задать направление невозможно, так как из его точки должна заполняться вся окружающая точку поверхность, а такого понятия в одномерном пространстве просто в принципе не может быть. В связи с этим для двухмерного физического пространства теряют смысл такие понятия как скорость и импульс, потому что у этих характеристик одномерного физического пространства нет аналогов в двухмерном физическом пространстве. Закон сохранения энергии остается в силе и для двухмерного физического пространства только при учете, что сохраняется энергия, которая проходит через всю поверхность охватывающую точку начала.
   Рассмотрим эксперимент прохождения "почти параллельного"1 пучка фотонов, электронов и др. частиц через узкую щель с точки зрения преобразования размерности пространства.2 Считается, что до щели частицы движутся по прямой линии и имеют определенную координату x, скорость, импульс, энергию и др. Параллельные прямые в механике ничем не отличаются и поэтому все физические величины остаются без изменения на узкой полосе, заполненной переносом параллельно себе прямой.3 Таким образом, в таком представлении имеем одномерное физическое пространство, которое характеризуется набором физических величин x, v, p, E и др.
   Эксперимент показывает, что частицы, прошедшие через узкую щель, расходятся от первоначального направления, т.е. эксперимент поставлен так, что в процессе его осуществления возникает "точка", которая прерывает параллельность прямых и последующие заполнения плоскости происходит уже из точки по полупрямым, которые начинаются в этой точке. Следовательно, после щели появляются элементы геометрии двухмерного пространства: точка, полупрямые которые исходят из точки. Щель в этом эксперименте необходимо рассматривать как "точку" - элемент двухмерного пространства (не менее чем двухмерного). Поэтому при анализе прохождения частиц 4 через узкую щель необходимо включить изменения размерности пространства, т.е. от набора бесконечных параллельных прямых (одномерное физическое пространство) перейти к двухмерному физическому пространству, которое заполняет уже плоскость. Вот с этой задачей не справилась физика прошлого века. Несмотря на изменения размерности пространства физики пытаются характеризовать его величинами одномерного физического пространства, которыми характеризовали параллельные линии в узкой полосе до щели.
   В чем сложность понимания и математической записи перехода от одномерного пространства к двухмерному? Дело в том, что если рассматривать любую линию полосы, которая образована параллельным переносом прямой, то перейти к двухмерному пространству в принципе невозможно. Поэтому необходимо рассмотреть заполненную прямыми полосу и при этом каждой параллельной линии в полосе должна быть задана ее координата по y. При таком подходе не нарушается построение узкой полосы, как одномерного пространства, т.е. состоящей из параллельных прямых и в то же время параллельность прямых утверждаем не словесно, а оформляем математически. Следовательно, физические характеристики процесса, заполняющие параллельные прямые (одномерное физическое пространство) сохраняют свое значение, но при этом становятся зависимыми от переменной y. Теперь каждая точка прямой, образующих полосу, должна определяться не только координатой x, но и координатой y. Таким образом, рассматривая узкую полосу, заполненную параллельными прямыми, в координатах x,y, мы не выходим за рамки одномерного пространства, однако, приобретаем новое качество. Узкая полоса перед щелью может быть преобразована функцией
в плоскость. Если известны координаты точек на узкой полосе перед щелью, то после щели они преобразуются в координаты точек двухмерного пространства. Следовательно, за щелью мы имеем уже двухмерное пространство и, как отмечалось выше, его физические характеристики не могут совпадать с физическими характеристиками одномерного пространства.
   Основные положения и особенности квантовой механики связаны с попыткой описать двухмерное физическое пространство понятиями и величинами, которые описывают одномерное физическое пространство. А это, как уже отмечалось выше, не возможно, так как геометрия одномерного пространства в своей сути отличается от двухмерного пространства, оно устроено совершенно иначе. Поэтому перенос понятий и характеристик одномерного физического пространства (прямолинейное равномерное движение, скорость, импульс, энергия и др.) в двухмерное пространство сопровождается существенным смысловым изменением их, и ранг этих смысловых изменений поднялся в квантовой механике до уровня постулатов и законов. Сопоставим некоторые понятия и трактовки физического процесса в рамках квантовой механики, и как воспринимается этот же физический процесс, если его рассматривать в двухмерном (не менее чем в двухмерном) пространстве.
   Частицы до щели движутся прямолинейно и характеризуются набором величин классической механики (v, p, E и др.), т.е. квантовая механика, по сравнению с классической механикой, ничего нового на этом этапе не вводит. Прошедшие через узкую щель частицы отклоняются от прямолинейного движения, и это отклонение траектории классическая механика объяснить не может. Квантовая механика приписывает отклонение частиц от первоначального направления новым, особым свойством "малых частиц" - частицы могут "потерять классическую траекторию движения". Следовательно, квантовая механика в этом эксперименте ничего не объясняет, она просто переносит "непонятное поведение частиц" на их особые свойства и все.
   Фотоны, электроны и др. частицы могут существовать только в двухмерном пространстве (не менее чем двухмерное) и рассматривать их движение по "прямой" можно только считая прямую линию очень узкой полосой, т.е. для этих частиц "прямая линия" - это предельно узкая полоса. Для характеристики положения точки (частицы) перед щелью не достаточно знать только координату x, необходимо знание координаты y этой же точки, т.е. всего двухмерного поля созданного частицами перед узкой щелью. Тогда вся узкая полоса конформно и однозначно преобразуется на всю плоскость. И если нам задано положение точки на этой узкой полосе, то мы точно знаем ее положение на плоскости (экране), согласно преобразованию
. Поэтому никакого нарушения в понимании классической траектории нет, потому что прежде не задавали полностью исходное положение точки, не указывали координату y. Предлагаемое мною рассмотрение этого физического процесса в двухмерном пространстве не допускает никакой "потери траектории движения" и при таком понимании нет места для понятия вероятностного местоположения точки (частицы) после прохождения через щель.
   В связи с двухмерностью пространства окрестностью точки является площадь круга с центром в этой точке. Поэтому процесс движения в двухмерном пространстве принципиально отличается от движения в одномерном пространстве. В одномерном пространстве с положением точки на траектории движения всегда связаны скорость и импульс, которые направлены по прямой одномерного пространства. Само определение скорости и импульса требует наличие двух точек в рассматриваемом пространстве. Движение в двухмерном пространстве не есть переход из одной точки в другую в определенном направлении, как в случае одномерного пространства. Из точки двухмерного пространства заполняется сразу площадь вокруг выбранной точки, т.е. указание точки не означает еще, что в этой точке задано направление. Следовательно, мы не можем задать скорость и импульс в точке двухмерного пространства. Вот с этим и связано понятие квантовой механики "принцип неопределенности Гейзенберга". В двухмерном пространстве точки и их преобразования указаны, но вот движение (заполнение) в нем происходит совершенно иначе, чем в одномерном пространстве.
   Из определенной точки двухмерного пространства физический процесс должен распространяться сразу во все стороны плоскости. Такое заполнение физическим процессом двухмерного пространства (вообще n - пространства) является квинтэссенцией пространства. Из известных физических процессов, которые зарождаются в точке и распространяются из нее сразу во все стороны является волновой процесс. Следовательно, заполнить двухмерное пространство можно только волновым процессом. Поэтому перемещение в двухмерном пространстве осуществляется как волновой процесс. В связи с этим, чтобы перенести характеристики одномерного пространства (v, p, E и др.), сохранить и рассматривать их в двухмерном пространстве, необходимо разместить эти характеристики на математической формуле волнового процесса. Чем и занималась квантовая механика XX века.
   Действительно, скорость (понятие одномерного пространства) трактуется уже как фазовая скорость волны, импульс и энергия входят в степень показательной функции комплексной переменной. Частица в классической механике движется по определенной траектории, и последующее положение точки определяется ее скоростью. В двухмерном пространстве точки преобразуются согласно показательной функции
. Появление показательной функции для частиц в рамках одномерного пространства в принципе не объяснимо, поэтому ее просто постулировали, приписав частицам волновую природу. В связи с этим частицы при рассмотрении их в одномерном пространстве должны характеризоваться функцией
, которая является только частью функции
. Таким образом, если рассматривать физический процесс, который заполняет двухмерное пространство, в рамках одномерного пространства, то неизбежно возникают два постулата: наличие волновых свойств у частиц и принцип неопределенности Гейзенберга. В связи с этим при рассмотрении частиц в рамках одномерного пространства, для их характеристики возникает понятия амплитуда вероятности и вероятность - квадрат абсолютной величины амплитуды вероятности. Остановлюсь на этих понятиях квантовой механики подробнее.
   Как я уже неоднократно указывал, точки двухмерного пространства преобразуются согласно показательной функции
и мы точно знаем место положения точек на плоскости после преобразования. В одномерном физическом пространстве положение можно задать только переменной x. Поэтому, чтобы рассмотрение оставалось в рамках одномерного пространства, необходимо представить единое преобразование двухмерного пространства в виде двух частей. Причем, одну из этих частей просто постулировать, потому что невозможно в рамках одномерного пространства ввести вторую координату y (негде поместить вторую независимую координату на одномерном пространстве), которая определяет двухмерность пространства. В рамках одномерного физического пространства постулируются волновые свойства частицы, которые характеризуются функцией
. Теперь задача состоит в том, чтобы как-то состыковать два положения, которые оба относятся к положению частицы в одномерном пространстве. Положение частицы, естественно, определяется координатой x и постулированной нами волновой функцией
, которую в квантовой механике называют амплитудой вероятности. Изначальное назначение постулированной для одномерного пространства волновой функции состояло в том, чтобы ввести вторую координату y только для объяснения интерференции частиц, прошедших через щель, и все. Поэтому для определения местоположения частиц в одномерном пространстве от нее необходимо избавиться, что и делают в квантовой механике, когда вводят понятие вероятности - квадрат амплитуды вероятности. Возведение в квадрат амплитуды вероятности (умножение на комплексно-сопряженное число) приводит к уничтожению второй независимой переменной y, т.е. функция
превращается в единицу. От формулы преобразования двухмерного пространства при рассмотрении его в рамках одномерного пространства остается только член
, который и определяет местоположение уже только на прямой линии. Следует отметить, что в рамках квантовой механики не возможно понять физический смысл единицы, которая получается в результате умножения числа
на сопряженное ему. Действительно, согласно вероятностной интерпретации получается, что вероятность обнаружить частицу при такой амплитуде в любой точке равна единице, т.е. нигде ее нет.
   Остановлюсь еще на геометрической стороне этого математического действия. При возведении в квадрат амплитуды вероятности выбрасывается элемент двухмерного пространства - точка, из которой начинаются полупрямые и которая является центром окружностей (точка двухмерности). Естественно, что после такой операции вновь получается одномерное пространство и место положение в нем определяется одной координатой x, согласно
. Следовательно, для объяснения картины интерференции квантовая механика постулировала волновую природу частиц, т. е. ввела амплитуду вероятности, а по сути вторую независимую переменную - фазу ?. Когда траектория изменилась и заняла направление по лучу, то переменная ? стала лишней и ее убрали простым арифметическим действием (умножением на сопряженное число). Из этого следует, что никакого физического смысла за этими понятиями квантовой механики не было.
   Таким образом, если собрать все понятия квантовой механики о местоположении частиц вместе (координату x, постулат волновой природы частиц - амплитуду вероятности, квадрат амплитуды вероятности - вероятность), то получится общая формула преобразования двухмерного пространства
Следовательно, если сразу принять что фотоны, электроны и др. частицы как вид материи существуют не менее чем в двухмерном пространстве, то для понимания физических процессов (с частицами) можно было бы существенно сократить количество физически бессмысленных понятий и "особых свойств частиц", введенных квантовой механикой прошлого века.
   Отмечу еще некоторые особенности физического пространства не менее чем двухмерного. Так как оно включает начало, т.е. точку из которой исходят полупрямые, то в этом пространстве нет понятия "параллельных прямых", все лучи отличаются друг от друга.5 Поэтому в двухмерном пространстве, если говорить понятиями одномерного пространства, сама "траектория движения частиц" является ее характеристикой, т.е. не отдельные точки траектории, а весь луч - его направление. Еще раз подчеркиваю, что такого понятия как "траектория движения" нет в двухмерных и выше пространствах. Поэтому само такое устройство двухмерного пространства требует волнового процесса для своего заполнения. Каждая частица движется в своем направлении (в понятиях одномерного пространства) и вот эти различные направления создают волновую картину заполнения двухмерного пространства. Если в каждой точке одномерного физического пространства его характеристики сохраняются, то в двухмерном физическом пространстве величина их значений уменьшается по мере заполнения пространства.6
  
   Частицы одинаковые в одномерном физическом пространстве еще не означает, что они одинаковые в двухмерном пространстве. Одинаковыми они становятся потому, что рассматривается проекция на одномерное пространство двухмерного, которое для частиц является формой существования. В двухмерном пространстве они разные потому, что у них разные "траектории движения", так как они должны заполнить двухмерное пространство, а исходят из одной точки (точки двухмерности), поэтому все точки отличаются друг от друга. Это будет особенно заметно при удалении двух выбранных точек от точки двухмерности, так как расстояние между ними увеличивается по мере заполнения двухмерного пространства. Вот так мы подошли к существующему в современной физике понятию "расширения пространства, разбегание Галактик". "Расширение пространства" - увеличение расстояния между любыми точками по мере заполнения пространства (удаление от точки двухмерности) - связано исключительно с особенностью строения двухмерного и выше пространства, а не со скоростью движения в одномерном пространстве, как это считали в прошлом веке.
   В данной статье я не рассматривал массу частицы потому, что она является характеристикой пространства более высокой размерности, чем форма пространства, которую создают фотоны, электроны и др. частицы.
   В связи с тем, что мне приходится пером долбить, казалось бы, монолитную стену квантовой механики, изложу написанное выше несколько иначе. Может быть, этот вариант будет более понятен. Если
является функцией преобразования точек двухмерного пространства, то при рассмотрении того же физического явления в рамках одномерного пространства такой функции просто неоткуда взяться. Поэтому в квантовой механике постулируют волновые свойства частицы и вводят для их характеристики понятие амплитуды вероятности, т.е. функцию
. Функцию преобразования точек двухмерного пространства
можно записать в виде
. Следовательно, в общей формуле преобразования двухмерного пространства содержится постулированная в одномерном пространстве функция
(амплитуда вероятности). После того, как частица в точке двухмерности получило свое направление, заданное значением ?, она вновь движется по прямой, и ее местоположение определяется одной координатой. Поэтому член
становится лишним, и его устраняют умножением на сопряженное ему число, т.е. простым возведением в квадрат всей функции
. После такой операции остается
- квадрат абсолютной величины амплитуды вероятности - вероятность, в которую входит только одна переменная x (
). Это число
используют в квантовой механике как вероятность нахождения частицы в точке x.
   Понятие "фаза" в квантовой механике превращается во что-то особое и самостоятельное. Она потеряла свой первоначальный смысл, как местоположение из которого начинается движение при колебании массы на пружинке или колебании маятника ( начальные условия). Если смысл этой "самостоятельности фазы" в рамках одномерного пространства неясен, то все становится понятным в двухмерном пространстве. Фаза - это одна из координат двухмерного пространства и в одномерном пространстве ей просто неоткуда взяться, поэтому ее вводят постулированием без четкого физического смысла.
  
  
  
  

статья 2.

  

Закон сохранения пространства

  
  
  
  
   Содержание статьи посвящено формулировке и пояснению основного смысла нового закона физики, закона сохранения пространства. Этот закон без четкой его формулировки присутствует в предыдущих моих работах. Отсутствие этого закона явно не достает для дальнейшего правильного восприятия и описания физических явлений природы. Необходимость формулировки нового закона связана с тем, что в настоящее время частицы определяются просто набором своих параметров и свойств, происхождение которых остается пока не ясным. К этим параметрам относится совокупность характеристик, которыми определяются различные виды частиц (масса, заряд, спин и др.), понятие тождественности частиц, комбинированные свойства частиц (четность и нечетность) и особенности их взаимодействия. Происхождение и возможная связь их с другими какими-то более фундаментальными понятиями природы физикам пока не известны. Остается не понятным, почему построение "единой теории поля" связано с увеличением числа независимых переменных, которое и приводит к объединению разного вида частиц. Поэтому необходимо правильно понять и описать более ранние этапы, чтобы перечисленные выше характеристики видов материи являлись бы только следствием этого нового понимания.
   Необходимо дополнить рассмотрение определенного вида материи пространством, которое он создает, и рассматривать его как единое целое. Нельзя рассматривать раздельно вид материи и создаваемое им пространство. Рассмотрение вида материи и созданного им пространства в рамках его единства позволяет понять происхождение и связь между вышеперечисленными параметрами различных видов материи. Пространство характеризуется таким важным понятием как размерность, с которой связаны особенности его заполнения. Поэтому движение определенного вида материи должно соответствовать размерности создаваемого им пространства. Более ясным становится физический смысл, предлагаемого в настоящее время объединения всех видов частиц в "единой теории поля" и ее принципиальный предел.
   Чтобы эту статью можно было читать не обращаясь к предыдущим моим работам, коротко остановлюсь на некоторых положениях, которые необходимы для понимания настоящей статьи. Как я уже писал, пространство создается материей и вид материи определяет размерность этого пространства. В теории рассматривается абстрактное пространство в виде взаимно перпендикулярных прямых, число которых соответствует его размерности и в котором введена система координат Декарта. Такое построение абстрактного пространства обуславливает его геометрию. Принципиальная особенность этой геометрии состоит в том, что переход из одной точки пространства в другую осуществляется по прямой или по совокупности прямых линий. Прямая линия ассоциируется с одномерным пространством и любая совокупность прямых также представляет собой одномерное пространство. Поэтому абстрактное пространство, представляющее собой n взаимно перпендикулярных прямых, является одномерным и оно не может в полной мере отражать пространство, которое создается материей. Изменение размерности пространства связано с изменением геометрических элементов, которые образуют это пространство. Так, геометрическим аналогом одномерного пространства является прямая линия, а геометрическим аналогом двухмерного пространства - плоскость, геометрические элементы построения этих двух пространств различны. Переход от одномерного к двухмерному пространству в принципе невозможен, так как в одномерном пространстве неоткуда взять дополнительную переменную, необходимую для построения в двухмерном пространстве. Нельзя представлять себе плоскость (вообще n - пространство), как совокупность прямых, потому что, оставаясь только в рамках этой прямой (располагает только ее характеристиками), мы не сможем выйти за рамки свойств прямой линии и тем самым не сможем характеризовать пространство большей размерности. Чтобы заполнить плоскость, необходимо новые элементы: точка (точка двухмерности), полупрямые и окружности, исходящие из этой точки. Только этими геометрическими элементами, которые сразу включают в себя две переменные, можно полностью заполнить поверхность (двухмерное пространство). В связи с изменением геометрии при изменении размерности пространства изменяются характеристики физического процесса и само понятие "движение". В n-пространствах заполнение (движение) его начинается из любой точки одновременно во все стороны. В этом заключается квинтэссенция понятия "движение" в пространствах измерения выше одномерного. Этот процесс ничего общего не имеет с движением в одномерном пространстве, когда точка перемещается в определенном направлении, т.е. можно указать ее скорость и импульс. Все эти особенности при изменении размерности пространства должны быть отражены в наших физических понятиях и законах.
   Вид материи существует только с созданным им пространством. Если вид материи в физических экспериментах сохраняется, то сохраняется и его пространство. Особенностью вида материи является то, что фотоны, электроны и др. частицы зарождаются в определенной "точке", т.е. они связаны всегда с каким-то источником. Частицы покидают этот источник во всех направлениях, все направления изотропны. При этом положение источника в пространстве можно выбрать произвольно, потому что оно однородно. Следовательно, эти частицы не могут двигаться по прямой линии, т.е. создавать одномерное пространство. Таким образом, фотоны, электроны и др. частицы образуют не менее чем двухмерное пространство и поэтому необходимо сразу рассматривать их с созданным ими пространством. Такое понимание приводит к несколько иной трактовке экспериментов по прохождению частиц через узкую щель. Действительно, пространство, создаваемое частицами, есть не менее чем двухмерное, а не одномерное, как считают в настоящее время и из которого исходят при анализе физического эксперимента по прохождению частиц через узкую щель. Если считать, что пространство, которое создают частицы, двухмерное, то аналогом прямой линии в нем является узкая полоса. Показательная функция
преобразует однозначно и комформно полосу 0© y< 2? на всю плоскость. Полоса 0© y< 2? может быть выбрана сколь угодно узкой простым введением постоянной c, тогда показательная функция запишется
. Чем уже полоса, тем больше будет отклонение заполняющих полосу точек при их преобразовании
, так как необходимо заполнить всю плоскость. Разумеется, что никакого противоречия предлагаемого мною закона сохранения пространства и принципа неопределенности Гейзенберга нет. Все дело заключается в том, что в настоящее время при рассмотрении этого эксперимента исходят из ошибочного предположения, что частицы перед щелью движутся по траектории прямой линии, и тем самым уже связывают с ними только одномерное пространство. Принцип неопределенности Гейзенберга в виде ?y??py-h определяет набор параллельных прямых (траектории частиц) шириной ?y. Уменьшение ширины полосы (уменьшение ?y) все более приближает ее к одной прямой линии, т.е. искусственно пытаются ограничить частицу одномерным пространством и в рамках этого одномерного пространства понять, с чем связано отклонение частиц в плоскости экрана. Однако, фотоны, электроны и др. частицы создают не менее чем двухмерное пространство и поэтому необходимо сразу исходить из создаваемого ими пространства и сохранении его в экспериментах, в которых вид материи не изменяется. Следовательно, невозможно физическими величинами, которые относятся к одномерному пространству (расстояние, скорость, импульс и др.), описать пространство более высокой размерности, поэтому и необходимо было ввести еще постулат - принцип неопределенности Гейзенберга.
   Следует отметить следующее общее положение, относящееся к характеристикам определенного физического процесса. Физический процесс, который протекает в пространстве определенной размерности, описывается характеристиками, которые должны отражать заполнение сразу всего пространства. Процесс не может осуществляться так, что заполняется только часть своего пространства. В связи с этим, математические формулы должны включать это положение осуществления физического процесса.
   Абстрактное пространство обладает определенной геометрией, которая включает в себя элементы этого пространства (отрезок, прямая, плоскость, угол, фигура и др.) и отношение между ними. Чтобы понять общие свойства пространства, необходимо рассмотреть пространство как состоящее из более "мелких" элементов, чем те, на которых строится геометрия. С этой целью необходимо перейти к теории бесконечных множеств. Дело в том, что теория бесконечных множеств оперирует не элементами геометрии, а бесконечным множеством точек, из которых состоит и все пространство, и геометрические образы этого пространства. Если геометрические элементы пространства требуют для своего определения дополнительных аксиом, то "точка" устроена проще, она не имеет внутренней геометрии и размерности. Поэтому теория множеств позволяет выявить свойства пространств, которые не привнесены геометрией. Бесконечное множество имеет свои законы, поэтому, если рассматривается бесконечное множество точек, образующих пространство, то законы бесконечных множеств являются самыми общими законами для пространств. Так как основным элементом пространства является точка, которая служит общим элементом и абстрактного пространства, и пространства, созданного материей, то это позволяет рассматривать эти пространства в рамках теории бесконечных множеств. Важными для нашего рассмотрения являются следующие свойства бесконечных множеств точек, образующих пространство. Во -первых, следствием теоремы бесконечных множеств является то, что мощность множества всех точек пространства не зависит от числа измерений и имеет мощность континуума. Во-вторых, всякое бесконечное множество имеет правильную часть эквивалентную этому множеству. Рассмотрим приложение этих двух свойств бесконечных множеств к пространствам. Так как множество точек пространства не зависит от размерности пространства, то пространства разной размерности эквивалентны, т.е. существует математическая формула взаимно однозначного соответствия множества всех точек пространства большего измерения и всех точек пространства меньшего измерения. В связи с тем, что соответствие устанавливается между пространствами разной размерности, независимые переменные пространств должны войти в формулу преобразования так, чтобы из большего числа независимых переменных получилось меньшее число независимых переменных. В случае абстрактного пространства это можно сделать благодаря существующей в ней метрической форме. Однако, мы не сможем таким путем перейти от одного пространства, созданного материей, к другому, так как для этого необходимо изменить вид материи, с которой связана размерность пространства.
   Физические процессы с определенным видом материи протекают так, что заполняют сразу все пространство, созданное этим видом материи. Выше было отмечено, что согласно теории бесконечных множеств, множество всех точек пространства не зависит от числа измерений и каждой точке пространства большего измерения сопоставляется точка в пространстве меньшего измерения. При этом естественно, что точки задаются соответствующим этому пространству числом независимых переменных. Физические характеристики процесса, который протекает в определенном пространстве, не могут непосредственно характеризовать этот же самый процесс в пространстве другого измерения. Поэтому, чтобы рассматривать физический процесс с заданным видом материи в пространстве меньшего измерения, необходимо ввести недостающие характеристики в виде постулатов и новых "особых свойств", потому что происхождение их в пространстве меньшего измерения ниоткуда не следует и их негде разместить, так как размерность пространства меньше. Как видите, дополнительные характеристики (параметры, постулаты, свойства и т.п.) приписываются виду материи только в связи с тем, что мы рассматриваем физический процесс (с определенным видом материи и созданным им пространством) в пространстве меньшего измерения. Следовательно, пространство заданного вида материи никуда не исчезло, оно сохранилось и при рассмотрении данного вида материи в пространстве меньшего измерения дополнилось лишь новыми свойствами. Таким образом, из теории следует, что мощность множества всех точек пространства не зависит от числа измерений и имеет мощность c. Материя создает пространство, размерность которого соответствует виду материи. Если вид материи изменяется, то изменяется и размерность создаваемого им пространства. Однако количество точек пространства разной размерности остается без изменения (мощность с). В этом и заключается смысл закона сохранения пространства. Можно сказать также, что условное количество материи одно и то же, а размерность пространства, которое она создает, может быть разное в зависимости от вида реализуемой материи.
   Что такое перейти к эквивалентной правильной части множества всех точек пространства. Если бесконечное множество есть совокупность всех точек рассматриваемого пространства, то все точки такого множества могут быть преобразованы по определенной математической формуле так, что образуется новое бесконечное множество точек, которые занимают только часть исходного пространства. Так, в случае одномерного пространства такой математической формулой является преобразование Галилея (
). Эквивалентной частью пространства, определенной размерности, будет пространство той же размерности. Поэтому, если рассматривать эквивалентную правильную часть пространства, которое создано определенным видом материи, то все физические характеристики должны быть преобразованы согласно переходу от пространства к его эквивалентной части. Так как точки пространства эквивалентной части занимаю по абсолютной величине лишь часть всего исходного пространства, то размерность пространства, которое создает определенный вид материи, не связана с абсолютными величинами, т.е. с количеством материи.
   Необходимо выявить особенности, которые следуют из совместного рассмотрения двух вышеотмеченных свойств бесконечных множеств точек, образующих пространство. Множеству точек пространства определенной размерности может соответствовать эквивалентная ему часть пространства меньшей размерности. Поэтому, если определенный вид материи рассматривать в пространстве меньшего измерения, то все его точки должны быть преобразованы в соответствии с формулой перехода к эквивалентной части исходного пространства. Разумеется, что преобразованию подлежат и физические параметры, которые возникли для характеристики вида материи в связи с уменьшением размерности пространства. Принципиальной особенностью преобразования координат в понятиях бесконечных множеств является увеличение их физической нагрузки. Такое понимание преобразования координат указывает, прежде всего, по какому закону идет изменение абсолютных размеров пространства и связанных с ним значений физических величин. Так, преобразование Галилея имеет при этом понимании более фундаментальный смысл, чем отводился ему в физике XX века, которая рассматривала это преобразование только как движущуюся систему отсчета. Потому что это преобразование включает в себя закон уменьшения абсолютного размера пространства, так как содержит в себе переход к части исходного пространства. Уменьшение пространства, связанное с преобразованием Галилея, хотя и относится к одномерному пространству, однако, согласно указанному выше первому положению теории бесконечных множеств, к нему всегда можно привести пространство любой размерности. Так что это общее положение для всех пространств любой размерности, координаты которого преобразуются по формуле Галилея. Это преобразование приводит к уменьшению абсолютного размера пространства любой размерности, при этом должна увеличиваться относительная плотность точек в эквивалентной части пространства, так как она представляет собой только часть множества точек всего пространства. Следовательно, абсолютный размер пространства любой размерности, созданный определенным видом материи, можно уменьшить, если увеличить относительную плотность вещества (общую массу вида материи) в этом пространстве.
   Повторю еще раз. С преобразованием Галилея связан переход к эквивалентной части одномерного пространства, т.е. что координаты каждой точки x для всего множества точек прямой уменьшаются на величину v"t по закону
. Таким образом, если координаты преобразуются по формуле Галилея, то это преобразование приводит к уменьшению исходного пространства. Физики XX века не приходили к этой мысли. Уменьшение пространства приводит к увеличению плотности определенного вида материи в этом пространстве и общему выводу, что абсолютный размер пространства уменьшается с увеличением общей массы вещества, которое его образует. Все выводы основаны на преобразовании Галилея.
   Основной смысл статьи мною изложен, однако следует добавить несколько слов по самым трудно воспринимаемым в настоящее время моментам излагаемого материала. Из теории множеств следует, если {x} является бесконечным множеством всех точек прямой линии и каждому значению x соответствует по формуле
значение x?, то множество {x? } является эквивалентной правильной частью множества {x}. Следовательно, преобразование Галилея соответствует переходу одномерного пространства к его эквивалентной части, т.е. уменьшению исходного одномерного пространства. Количество точек, образующих исходное пространство и его эквивалентную правильную часть, одинаковое. Однако все точки эквивалентной правильной части занимают только часть исходного пространства. Поэтому в этом смысле можно говорить, что относительная плотность точек в той части пространства, которая получена после преобразования Галилея, увеличилась. Исходное пространство в каждой своей точке характеризуется определенной массой m. Поэтому после преобразования пространства по формуле Галилея каждая точка уже есть только часть исходного пространства, которая характеризуется массой m, т.е. относительная плотность вещества в преобразованном пространстве увеличилась. Таким образом, абсолютный размер пространства уменьшается с увеличением общей массы содержащегося в нем вещества. Виды материи и их общая масса создают определенное пространство, и ее изменение приводит к изменению пространства, которое она создает, что в корне изменяет представление физиков XX века, которые думали, что изменение массы связано с изменением скорости ее движения.
   Принципиально невозможно включить гравитацию в разрабатываемое в настоящее время построение "единой теории поля". Дело в том, что объединение всех видов материи в рамках "единой теории поля" идет по пути увеличения размерности пространства. Увеличение размерности пространства приводит к поглощению параметров, которыми наделяются различные виды материи. Это, однако, идет только за счет изменения размерности пространства, которое не зависит от абсолютной величины количества вида материи. Гравитация же представляет собой наложение пространств разной размерности и зависит от абсолютного количества материи, которой в рассматриваемой схеме построения "единой теории поля" просто нет.
   И еще совсем коротко. Все физические законы, представляющие собой соотношения между величинами, которые относятся к абстрактному пространству, действительны только в одномерном пространстве. Возникает необходимость в рамках абстрактного пространства описать пространство, которое создает определенный вид материи и которое не является одномерным. Эту задачу решают квантовая механика и квантовая электродинамика, которые используют несколько различные подходы. Однако, прежде всего необходимо понять, какое общее положение отражают квантовая механика и квантовая электродинамика, что лежит в основе этих двух, казалось бы, различных разделах физики.
   Принципиальным является то, что в пространстве, размерность которого не ниже двухмерного, не существует понятия "прямая линия" и, следовательно, той геометрии и тех характеристик, которыми располагает абстрактное пространство. Пространство, которое создает определенный вид материи, существует сразу по всем своим "измерениям" , т.е. заполнено сразу все пространство. Это ничего общего не имеет с одномерным или совокупностью одномерных пространств. Заполнение одномерного пространства происходит из одной точки к другой по прямой или совокупности прямых линий. Пространство, созданное материей, имеет размерность не ниже двухмерного и оно заполнено сразу все, потому что оно едино, в этом его квинтэссенция. Следовательно, чтобы из одной точки n - пространства, созданного определенным видом материи, попасть в другую его точку, нужно заполнить все пространство. Это является общим для квантовой механики и квантовой электродинамики,
   Отличия заключаются в следующем. Квантовая механика использует для описания пространства, которое создает вид материи, волновой процесс. Волновой процесс позволяет заполнить сразу все пространство, независимо от размерности, т.е. с ним связано все созданное материей пространство. Далее часть параметров, которыми частицы наделены в одномерном пространстве, располагают на волновой функции. Таким образом, волновая функция превращается в характеристику пространства, которым обладает этот вид материи и которая включает особенности его заполнения.
   Квантовая электродинамика, в отличие от квантовой механики, заполняет n - пространство, созданное материей, путем суммирования большого числа всевозможных "ломаных" линий, которыми можно соединить две точки абстрактного пространства. Этим также достигается заполнение всего n - пространства. Следует отметить, что обязательно должны брать сумму "ломаных" линий, так как существенными являются сами точки соединения отрезков, потому что при очень больших суммах эти точки соединения отрезков заполняют все n - пространство.
   Следует отметить еще одно общее для квантовой механики и квантовой электродинамики положение. В связи с тем, что пространство, созданное материей, мы рассматриваем в абстрактном пространстве, то вынуждены пользоваться геометрией абстрактного пространства, т.е. его метрической формой. Потому мы имеем дело с квадратами величин как в случае квантовой механики (квадрат амплитуды вероятности - такое вот придумали заумное название), так и в случае квантовой электродинамики (квадраты отрезков "ломаных" линий, которые соединяют две точки абстрактного пространства). Проделав эти, несвойственные и непонятные для одномерного пространства операции, мы получаем величины, которые согласуются с экспериментальными данными, потому что учитывают пространство, созданное материей.
   Необходимо пояснить смысл, который содержится в понятии единства пространства, созданного материей. Построение абстрактного пространства начинается с прямой линии (одномерное пространство), к этой прямой рисуется перпендикулярная ей прямая (двухмерное пространство) и т.д. Следовательно, абстрактное пространство любой размерности представляет собой совокупность одномерных пространств и поэтому, при таком построении, пространство меньшей размерности входит в пространство большего измерения и является его частью. Такое строительство абстрактного пространства предполагает, что любая физическая величина сохраняется при переходе от пространства одного измерения к пространству другого измерения, только изменяется число входящих в нее переменных. Пространство, созданное материей, построено иначе, чем абстрактное пространство, и его размерность не есть совокупность одномерных пространств, а определяется видом материи. Пространство, созданное материей, меньшей размерности не входит в пространство большего измерения, оно не является его частью, оно в нем ничего не отражает, его там просто нет. В связи с этим характеристики пространства меньшей размерности не пригодны для пространства другого измерения. В этом смысле пространство, созданное материей, едино.
   Рассматрение различных видов материи как единое целое с пространством, которое они создают, позволяет лучше понять чем обусловлены физические характеристики видов материи, их взаимосвязь и процессы заполнения ими пространства. Предлагаемое рассмотрение позволяет уменьшить "давление математики" на понимание сути простых физических взаимодействий, потому что за прошедшее столетие эти разделы физики покрылись таким толстым слоем математики, что уже совсем не видно физической картины под всем этим математическим слоем. Математические приемы квантовой механики и квантовой электродинамики позволяют делать вычисления, которые совпадают с экспериментальными данными. Однако, нужно четко отделить физику и те возможности математики, которые позволяют записать физический процесс, не выхолащивая при этом физический смысл и исключая математические постулаты из конечных физических формул, чтобы они отражали только физику явления.
  
  

статья 3.

  

Особенности преобразования одномерного физического пространства

  
  
  
  
   Познание природы развивается по своим законам и наступает время, когда необходимо изменение основополагающих гипотез, которые ранее лежали в основе понимания определенной совокупности физических явлений. Данная работа заключается в изменении толкования самой сути основных положений и в связи с этим переосмысление, столь привычных для физиков, понятий прошлого века, объединенных под названием "движущаяся система отсчета". Следует отметить, что круг вопросов, которые рассмотрены А.Эйнштейном в теории относительности, очень близок к излагаемой мною теме и поэтому должна быть хорошо известна читателю настоящей работы. Отмечу лишь некоторые положения этой теории, которые вызывают, лично у меня, некоторую неудовлетворенность и настороженность.
   Прежде всего, следует обратить внимание на существенную трансформацию самого понятия "координаты". Изначально декартовые координаты в системе координат определяли положение точки в пространстве и никакого другого физического смысла не имели. Далее перешли к преобразованию Галилея, при этом координаты точки изменяются по закону
, то есть включили в себя физический процесс движения. А. Эйнштейн в своей теории постулировал, что свет всегда распространяется со скоростью c. По этому координаты, включив в себя процесс движения, постулат постоянства скорости c и требование сохранения квадратичной формы
при переходе к движущейся системе отсчета, превратились в преобразование Лоренца. Таким образом, изначальное назначение координат Декарта претерпело существенное изменение и превратилось в физическую формулу, устанавливающую связь между величинами
и
при вышеперечисленных условиях.
   Некоторая неудовлетворенность вызвана тем, что столь общие исходные положения, заложенные в основу теории относительности, приводят к очень узкому кругу вопросов, которые она рассматривает, и которые плохо состыкуются с другими направлениями физики. В рамках теории непонятно существующее совпадение между изменением координат при прямолинейном равномерном движении, с которого начинается построение теории, с преобразованием координат, сопровождающие поворот координатных осей. Вызывает настороженность однотипности изменения всех физических величин
и др., хотя по природе они различны. Они характеризуют исходную физическую систему и изменяются с коэффициентом
. В рамках этой теории непонятно то обстоятельство, что при рассмотрении трехмерного пространства из трех координат преобразуется только одна координата
, а координаты
и
остаются без изменения и только формально приписаны для получения "трехмерности" пространства. Множитель
, фигурирующий во всех формулах теории, появляется в результате только математических действий преобразующих координату, а не физических экспериментов. В связи с этим вызывает настороженность, почему из него путем разложения по степеням
следует связь между энергией и массой. Теория А. Эйнштейна основана на постулатах "принцип относительности" и "постоянства скорости света". Эти постулаты, однако, не есть основание, чтобы требовать перехода от уравнения
к уравнению
, и переход осуществлен без всяких по существу объяснений. Постулируя, что скорость распространения света c есть максимальная и постоянная величина, при выводе формул с ее участием оперируют величинами
.
   Теория относительности А.Эйнштейна вводит такие понятия как "сокращение длины", "замедление времени", "синхронизация времени", рассматривает некий гипотетический 4-х мерный мир, временная координата которого отличается от пространственной только постоянным множителем c. Утверждение, что физические законы одинаковые в любой равномерно движущейся системе координат ("принцип относительности") это экспериментальное наблюдение, к сожалению, для него нет математической картины, отражающей этот экспериментальный факт. Существенной издержкой теории является возрастание массы до бесконечности при увеличении скорости тела до скорости света.
   Необходимо вновь вернуться к теме "движущейся системе координат" и выяснить, есть ли за всем перечисленным физический смысл, который мы себе не совсем уяснили в понимании явлений природы, или это связано с каким-то пока для нас неясным, ускользающим моментом в математической записи происходящих процессов.
   Перечислив ряд положений, вытекающих из теории относительности А. Эйнштейна, изложу суть предлагаемого мною подхода к переосмыслению всего комплекса вопросов связанных с этой темой. Предварительно необходимо сделать замечание общего характера. Физики наполняют математическую формулу определенным физическим смыслом. Однако, если она уже записана, то "живет" по своим математическим законам, а не по "физическим", для которых она используется и которые складываются у нас в голове путем лишь объяснений, что означает каждое обозначение в формуле. Так, преобразование Галилея
, то есть изменение координаты, воспринимается физиками единственным образом - только как изменение координаты, вызванной движением системы отсчета. Математика просто утверждает, что из величины
вычитают величину
и получается величина
и все. Следовательно, для математики существенно лишь, что
получается уменьшением величины
на величину
и математическим действиям совершенно безразлично, что
называется "скоростью", а
- "временем". Если исходить только из записи
, то можно сказать, что значению
по правилу
соответствует значение
, и тогда мы переходим к совершенно другому пониманию этого преобразования. Для этого необходимо воспользоваться теорией множеств, которая позволит математически точно изложить суть нового понимания.
   В теории множеств основным является правило, по которому устанавливается взаимнооднозначное соответствие между элементами различных множеств, то есть позволяет отвлечься от субъективных названий и выявить только математические закономерности, заложенные в формулу преобразования элементов множества. Далее, в физике прошедшего столетия нет математической операции указывающей, что движение происходит в бесконечном пространстве, то есть "точка движется по прямой линии" - это описание представления нашего сознания, которые никак не отражены математически (не включены в математические формулы). Теория множеств позволяет ликвидировать этот недостаток, так как она вводит понятие бесконечных множеств и определяет операции над ними. В связи с этим мы имеем возможность выявить те свойства физического пространства (бесконечная прямая линия - одномерное пространство), которые были ранее скрыты от нас, потому что не пользовались математикой, включающей в себя элементы бесконечности рассматриваемого объекта (то есть в данном случае траектории, как характеристики объекта). Арифметические действия с бесконечными множествами не совпадают с действиями для конечных множеств и как только мы отразим бесконечность пространства в математических формулах, то придем к другому пониманию, потому что математическая запись более точно отразит физические законы природы.
   Записывая
, мы тем самым каждому значению
по этому правилу ставим в соответствие определенное
и, следовательно, если
представляет собой множество всех точек числовой прямой
, то точки
образуют эквивалентное ему множество
. Множество
бесконечное и особенностью соответствия его элементов по формуле Галилея элементам
является то, что множество
представляет собой эквивалентную правильную часть множества
. Таким образом, преобразование Галилея, которое в физике прошедшего века трактовалось только как преобразование координат в результате движения системы отсчета, можно воспринимать как закон точечного соответствия множества точек числовой прямой
и множества точек
. Множество
бесконечное и
является эквивалентной правильной его частью или на языке теории множеств
~
,
?
,
?
.
   Вернемся к физическому осмыслению вышеизложенных математических записей. В физике одномерному пространству соответствует прямая линия, которая задана множеством
всех точек этой прямой. Преобразование Галилея устанавливает соответствие множества
с множеством
, которое тоже является точками прямой линии и, следовательно, одномерным пространством. Особенность формулы Галилея состоит в том, что множество
является эквивалентной правильной частью множества
. В этом и есть принципиальное различие одномерных пространств, определенных множествами
и
, то есть пространство
является частью пространства
и при их наложении они не совпадут. Иначе говоря, два множества точек
и
, которые лежат на прямой, и соответствие между которыми устанавливает формула Галилея, не конгруэнтны. Отсюда следует, что никаким движением невозможно совместить физические пространства, одному из которых соответствует множество
, а другому - эквивалентная правильная его часть. Поэтому преобразование Галилея
и требование сохранения расстояния при этом преобразовании несовместимы и абсурдны. Физическая суть переосмысления заключается в том, что формула Галилея устанавливает соответствие между множеством точек
, лежащих на прямой, и множеством точек
, которое является эквивалентной правильной частью
и которые задают соответствующие им одномерные пространства.
   Итак, два множества точек
и
лежат на одной прямой, то есть формула Галилея
преобразует точки прямой в себя
. Нам необходимо установить связь между точками, которые совпадают, но принадлежат разным множествам, то есть какая точка
, лежащая на прямой, совпадает с точкой
. Для того, чтобы найти это соотношение, необходимо разъединить множества
и
так, чтобы они были расположены на различных прямых, но сохранилось основное соотношение между ними - множества
~
и
?
,
?
. Теория множеств позволяет легко это сделать, не нарушая общности, рассмотрим прямоугольный треугольник. Тогда
множество точек катета является эквивалентной правильной частью
множества точек гипотенузы. Нарушения, что мы от бесконечной прямой перешли к отрезкам, нет, так как их мощности c. Для получения соотношения между точками
и
в любой точке прямой необходимо стороны треугольника записать в обозначениях соответствующих им множеств и воспользоваться теоремой Пифагора. Тогда будем иметь равенство при коэффициенте k<1
  
или
(1)
  

  





  
  
  
  
  
  
   Это и есть формула соответствия между x?
X? и x
X в каждой совпадающей точке прямой, которое для физики означает преобразование в каждой точке одного одномерного в другое одномерное пространство.
   Формулу (1) можно легко записать в более привычном виде преобразования координат в движущейся системе отсчета. Множество не изменится, если его элементы обозначить другим знаком, поэтому можно, обозначив

= k"x и положив x = c"t, подставить эти значения в (1), получим:

  
x? =


   и далее, учитывая формулу Галилея x? = x - v?"t, будем иметь
  
=

(2) то есть знакомое до боли в глазах преобразование координат Лоренца в теории "движущейся системы отсчета".*
   С преобразованием Лоренца связан не параллельный перенос системы координат пространства, а качественное изменение самого пространства, потому что оно преобразует множество
(соответствующее ему одномерное пространство) в эквивалентную правильную его часть (соответствующее ему одномерное пространство), то есть эквивалентное, а не равное (
~
,
?
,
?
). Для физики это означает переход от "большего одномерного пространства" к "меньшему одномерному пространству"* по формуле (2), а введение постоянной величины с приводит лишь к вполне конкретному виду формулы преобразования совпадающих точек этих множеств и соответствующих им точек одномерных пространств (2). Как отмечалось выше, арифметические действия с бесконечными множествами не совпадают с действиями для конечных множеств. Вследствие этого, изменение начала системы отсчета, соответствующее вычитанию или прибавлению к множеству
конечного числа точек числовой прямой, не изменит бесконечное множество
и соответствующее ему одномерное пространство.
   Коротко остановлюсь на вышеперечисленных "настороженностях", вызванных у меня при изучении теории А.Эйнштейна в том же порядке, в котором они перечислены в начале статьи. Сложный вид координат точки в движущейся системе отсчета и понятие "синхронизации времени" связаны с попыткой совместить формулу Галилея с сохранением при этом интервала, что в принципе невозможно, потому что правило Галилея, согласно теории множеств, устанавливает взаимнооднозначное соответствие множества точек
, лежащих на прямой, и эквивалентной правильной его частью. Чтобы совместить несовместимое, эту задачу перенесли на все усложняющуюся конструкцию координат. В связи с тем, что множества
и
плотные, ни при каком уменьшении интервала в этих множествах нельзя "синхронизировать время" (время - интервал, записанный несколько иначе). "Синхронизация времени" с помощью светового сигнала в определенном пространстве это арифметическое действие и оно не изменяет соотношение множеств
и
в смысле множества и его правильной части и соответствующие им одномерные пространства.
   Рассматривается простое взаимнооднозначное соответствие по формуле Галилея множеств
и
, которые определяют одномерные пространства. Весь комплекс полученных данных основан только на этом правиле преобразования одномерных пространств - это и определяет специфичность и замкнутость круга рассматриваемых вопросов физики.
   В терминах прошедшего века "связь координат прямолинейного движения с преобразованием координат, соответствующих повороту осей координат" обусловлена рассмотрением двух эквивалентных множеств точек, расположенных соответственно на гипотенузе и на катете треугольника.
   Однотипность изменения всех физических величин, которые относятся к исходному пространству, связано с тем, что в теории множеств несущественно, как обозначен элемент множества - существенно лишь правило взаимнооднозначного соответствия элементов множеств, а оно одно - преобразование Галилея. Появилась математическая основа для самого понятия "относительность", которого не было в физике прошлого века, хотя оно и не имеет теперь определяющего смысла. Дело в том, что множества
и
имеют мощность с, то есть они равноценные.
   Такие понятия как "сокращение длины", "замедление времени", возникшие в рамках теории А. Эйнштейна, обусловлены попыткой приравнять бесконечное множество
и эквивалентную ему правильную его часть
(соответствующие им одномерные пространства). Это равенство вводилось с требованием сохранения расстояния (пространства) при его переносе согласно формуле
. Однако, закон Галилея записан так, что он соответствует уменьшению пространства (соответствующие им множества
?
,
?
) и требовать при этом равенство множеств
и
просто бессмысленно.
   Почему изменения затрагивают только "одну координату x трехмерного пространства", "рост массы до бесконечности при v?c ", "связь между энергией и массой", "рассмотрение гипотетического 4-х мерного мира" - все эти понятия физики прошлого века находят естественное и простое понимание в рамках теории множеств без всяких дополнительных предположений и гипотез. Скорость в теории движущейся системы отсчета приобрела исключительное значение только благодаря тому, что она вошла в член, который уменьшает величину x в каждой точке числовой прямой. Таким образом, теория бесконечных множеств более точно отражает вопросы, связанные с преобразованием физического пространства, чем прежняя теория "движущейся системы отсчета".
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  

статья 4.

  

Преобразование Галилея в понятиях бесконечных множеств

  
  
  
   Суть данной работы заключается в том, чтобы довести до читателя иное понимание преобразование Галилея, отличное от существующего в настоящее время. Это возможно на основе элементов, которые включает в себя теория бесконечных множеств. Основным отличием бесконечных множеств является наличие у них эквивалентной правильной части, и арифметические действия с бесконечными множествами не совпадают с действиями для конечных множеств. Особенностью рассмотрения преобразования Галилея в элементах бесконечных множеств является то, что понятие бесконечности и операции над ними содержатся в самих математических выражениях этой теории. В связи с этим, записав преобразование Галилея в понятиях бесконечных множеств, мы можем выявить те свойства преобразования Галилея, которые были ранее скрыты от нас, потому что не пользовались математикой, включающей в себя элементы бесконечности.
   Преобразование Галилея
воспринимается физиками в настоящее время только как изменение координаты, вызванной движением системы отсчета. Однако, если отвлечься от субъективных названий (
-"скорость",
- "время"), то формула преобразования просто утверждает, что из величины
вычитают величину
и получается величина
и все. Следовательно, для математики существенно лишь, что
получается уменьшением величины
на величину
. Если исходить только из записи
, то можно сказать, что значению
по правилу
соответствует значение
.
   В теории множеств основным является правило, по которому устанавливается взаимнооднозначное соответствие между элементами различных множеств, то есть позволяет отвлечься от субъективных названий и выявить только математические закономерности, заложенные в формулу преобразования элементов множества. Записывая
, мы тем самым каждому значению
по этому правилу ставим в соответствие определенное
и, следовательно, если
представляет собой множество всех точек числовой прямой
, то точки
образуют эквивалентное ему множество
. Множество
бесконечное и особенностью соответствия его элементов по формуле Галилея элементам
является то, что множество
представляет собой эквивалентную правильную часть множества
. Таким образом, преобразование Галилея, которое в физике прошедшего века трактовалось только как преобразование координат в результате движения системы отсчета, можно воспринимать как закон точечного соответствия множества точек числовой прямой
и множества точек
. Множество
бесконечное и
является эквивалентной правильной его частью или на языке теории множеств
~
,
?
,
?
.
   Таким образом, формула Галилея устанавливает соответствие между множеством точек
, лежащих на прямой, и множеством точек
, которое является эквивалентной правильной частью
, поэтому при наложении этих множеств они не совпадут. Иначе говоря, два множества точек
и
, которые лежат на прямой, соответствие между которыми устанавливает формула Галилея, не конгруэнтны. Следовательно, преобразование Галилея
и требование сохранения интервала при этом преобразовании несовместимы.
   Итак, два множества точек
и
лежат на одной прямой, то есть формула Галилея
преобразует точки прямой в себя
. Нам необходимо установить связь между точками, которые совпадают, но принадлежат разным множествам, то есть какая точка
, лежащая на прямой, совпадает с точкой
. Для того, чтобы найти это соотношение, необходимо разъединить множества
и
так, чтобы они были расположены на различных прямых, но сохранилось основное соотношение между ними - множества
~
и
?
,
?
. Теория множеств позволяет легко это сделать, не нарушая общности, рассмотрим прямоугольный треугольник. Тогда
множество точек катета является эквивалентной правильной частью
множества точек гипотенузы. Нарушения, что мы от бесконечной прямой перешли к отрезкам, нет, так как их мощности c. Для получения соотношения между точками
и
в любой точке прямой необходимо стороны треугольника записать в обозначениях соответствующих им множеств и воспользоваться теоремой Пифагора. Тогда будем иметь равенство при коэффициенте k<1
  
или
(1)
  
  
  

  






  
  
  
  
  
  
  
   Это и есть формула соответствия между x?
X? и x
X в каждой совпадающей точке прямой, которое для физики означает преобразование в каждой точке одного одномерного в другое одномерное пространство.
   Формулу (1) можно легко записать в более привычном виде преобразования координат в движущейся системе отсчета. Множество не изменится, если его элементы обозначить другим знаком, поэтому можно, обозначив

= k"x и положив x = c"t, подставить эти значения в (1), получим:

  
x?=

   и далее, учитывая формулу Галилея x? = x - v"t, будем иметь
  

   то есть знакомое преобразование координат Лоренца в теории "движущейся системы отсчета".
   Как отмечалось выше, арифметические действия с бесконечными множествами не совпадают с действиями для конечных множеств. Поэтому изменение начала системы отсчета, соответствующее вычитанию или прибавлению к множеству
конечного числа точек числовой прямой, не изменит бесконечное множество
.
   В заключение хочу еще раз вернуться к основному смыслу статьи: чего не отражает в интерпретации прошедшего века формула Галилея, почему необходимо рассмотреть преобразование Галилея в понятиях теории бесконечных множеств. Прежде всего, необходимо четко выделить принципиальный момент, который состоит в следующем. Записывая преобразование Галилея
, мы мысленно подразумеваем, что это соотношение между
и
выполняются для всех точек прямой. Все точки прямой образуют бесконечное множество
. Когда
пробегает все значения прямой, то при этом, согласно формуле (1), все точки
образуют бесконечное множество
, которое эквивалентно
и является его частью. Этот момент в понимании статьи является основным, поэтому сказанное можно сформулировать еще проще следующим образом. Если в формуле Галилея заменить символы точек прямой
и
на символы бесконечных множеств
и
, то знак равенства не сохранится, его нужно заменить символом "эквивалентности"
~
и, в случае преобразования Галилея, множество
является частью
(
?
,
?
). Трудность восприятия преобразования Галилея связана с тем, что множества X и X? расположены на одной и той же прямой линии.
   Теория множеств сразу вводит понятие бесконечного множества всех точек прямой
и его эквивалентной правильной части (бесконечное множество
), образованное согласно формуле Галилея. Роль преобразования Галилея сводится к правилу взаимнооднозначного соответствия между точками множества
и точками эквивалентной правильной его части -
. Таким образом, рассмотрение преобразования Галилея в рамках бесконечных множеств позволяет включить в преобразование Галилея элементы, отражающие бесконечность преобразуемых прямых линий, и, тем самым понять, что с бесконечностью одномерного пространства связана возможность существования эквивалентной ему части, и рассмотрение отрезка на этих множествах приводит к его изменению.
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  

статья 5.

  

Инвариантность законов физики относительно инерциальных систем отсчета в понятиях бесконечных множеств

  
  
  
   Инвариантность законов физики относительно инерциальных систем отсчета является одним из основных принципов физики. Однако, законы движения Ньютона инвариантны относительно преобразования Галилея, а законы электродинамики Максвелла - относительно преобразования Лоренца. Преобразование Лоренца в настоящее время воспринимается только как более точные выражения преобразования Галилея. Рассмотрение преобразования Галилея в понятиях теории бесконечных множеств позволяет понять, что преобразование Лоренца обусловлено преобразованием Галилея. Выявлению этой внутренней связи между преобразованиями Галилея и Лоренца посвящена настоящая работа. Установив связь между двумя этими преобразованиями, можно понять, почему инвариантность законов механики и электродинамики достигаются при различных уравнениях преобразующих координат (
и
).
   В чем, по моему мнению, физическая основа необходимости рассмотрения преобразования Галилея в элементах бесконечных множеств. Дело в том, что формула Галилея, записанная в виде
, отражает только тот факт, что
получается из
путем вычитания величины
и тем самым уменьшает в каждой точке исходное значение
до
. Больше эта запись ничего не содержит. Словесно мы дополняем эту формулу, если одна система отсчета движется относительно другой равномерно и прямолинейно со скоростью
, то координата точки изменяется по формуле
при этом
принимают бесконечное множество значений всех точек прямой линии. Вот эта существенная часть, которую мы мысленно вкладываем в формулу преобразования, поясняется только словесно, а арифметическая запись этого не отражает. Переход к формулировке преобразования Галилея в понятиях бесконечных множеств позволяет ввести "словесное сопровождение" арифметического выражения
в саму формулу преобразования координаты и это приводит к пониманию внутренней связи преобразования Галилея и Лоренца.
   Следовательно, для математики существенно лишь, что
получается уменьшением величины
на величину
. Если исходить только из записи
, то можно сказать, что значению
по правилу
соответствует значение
. В теории множеств основным является правило, по которому устанавливается взаимнооднозначное соответствие между элементами различных множеств, то есть позволяет отвлечься от субъективных названий и выявить только математические закономерности, заложенные в формулу преобразования элементов множества. Записывая
, мы тем самым каждому значению
по этому правилу ставим в соответствие определенное
и, следовательно, если
представляет собой множество всех точек числовой прямой
, то точки
образуют эквивалентное ему множество
. Множество
бесконечное и особенностью соответствия его элементов по формуле Галилея элементам
является то, что множество
представляет собой эквивалентную правильную часть множества
. Таким образом, преобразование Галилея, которое в физике прошедшего века трактовалось только как преобразование координат в результате движения системы отсчета, можно воспринимать как закон точечного соответствия множества точек числовой прямой
и множества точек
. Множество
бесконечное и
является эквивалентной правильной его частью или на языке теории множеств
~
,
?
,
?
.
   Таким образом, формула Галилея устанавливает соответствие между множеством точек
, лежащих на прямой, и множеством точек
, которое является эквивалентной правильной частью
, поэтому при наложении этих множеств они не совпадут. Итак, два множества точек
и
лежат на одной прямой, то есть формула Галилея
преобразует точки прямой в себя
. Нам необходимо установить связь между точками, которые совпадают, но принадлежат разным множествам, то есть какая точка
, лежащая на прямой, совпадает с точкой
. Для того, чтобы найти это соотношение, необходимо разъединить множества
и
так, чтобы они были расположены на различных прямых, но сохранилось основное соотношение между ними - множества
~
и
?
,
?
. Теория множеств позволяет легко это сделать, не нарушая общности, рассмотрим прямоугольный треугольник. Тогда
множество точек катета является эквивалентной правильной частью
множества точек гипотенузы. Нарушения в том, что мы от бесконечной прямой перешли к отрезкам, нет, так как их мощности c. Для получения соотношения между точками
и
в любой точке прямой необходимо стороны треугольника записать в обозначениях соответствующих им множеств и воспользоваться теоремой Пифагора. Тогда будем иметь равенство при коэффициенте k<1
  
или
(1)
  

  





  
  
  
  
  
  
   Это и есть формула соответствия между x?
X? и x
X в каждой совпадающей точке прямой, которое для физики означает преобразование в каждой точке одного одномерного в другое одномерное пространство.
   Формулу (1) можно легко записать в более привычном виде преобразования координат в движущейся системе отсчета. Множество не изменится, если его элементы обозначить другим знаком, поэтому можно, обозначив

= k"x и положив x = c"t, подставить эти значения в (1), получим:

  
x? =


   и далее, учитывая формулу Галилея x? = x - v?"t, будем иметь
  
=

то есть знакомое преобразование координат Лоренца в теории "движущейся системы отсчета".
   Суть инвариантности законов электродинамики относительно инерциальных систем отсчета принципиально отличается от инвариантности законов механики. Координата
непосредственно не входит в уравнения движения Ньютона, и их инвариантность относительно преобразования Галилея
связана с тем, что на определенной стадии в результате математических действий над преобразуемой координатой исчезает член
, который в формуле является основой преобразования координаты. В случае законов электродинамики координаты непосредственно входят в формулы потенциалов, которые являются решением уравнения Максвелла. Поэтому если уравнения выполняются на бесконечном множестве
точек, то оно не может выполняться на множестве
, так как
является только эквивалентной правильной частью множества
, то есть все элементы
меньше соответствующих элементов
на множитель
. Чтобы уравнения электродинамики были инвариантны относительно преобразования Галилея, все
, как показано выше, необходимо умножить на коэффициент
. В результате этого мы получаем преобразование


,

   относительно которого законы электродинамики будут инвариантными. Установление связи между преобразованием Галилея и преобразованием Лоренца стало возможным благодаря тому, что преобразуемые значения
рассмотрены как бесконечное множество
всех точек прямой. Такое рассмотрение приводит к появлению качественно нового свойства у точек
- они образуют согласно формуле
эквивалентную правильную часть множества
. Только бесконечное множество обладает этим свойством - эквивалентной правильной частью
и следствием этого является появление множителя
. Рассмотрение преобразования Галилея
только как преобразование отдельной точки
(а не множество всех точек прямой, которое они образуют) не позволило в прошлом веке установить непосредственную связь множителя
с этим преобразованием.
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  

статья 6.

  

Физическое единство красного смещения

спектральных линий и расстояния удаленных

галактик

   Странное положение сложилось в современной физике в исследовании ряда явлений в связи с тем, что кроме вполне определенного физического явления совместно с ним вводится гипотеза, которая не связана с этим явлением. В процессе анализа физического явления про гипотезу все забывают, а затем она уже появляется в объяснении данного явления и включена уже как само явление природы, хотя она была введена вначале в виде гипотезы. Иногда гипотеза заменяется рядом математических операций, которые безупречны по законам математики, но совершенно недопустимы с точки зрения строения материи и протекания физического процесса.
   Современная космология считает, что Вселенная расширяется. Это значит, что далекие галактики разбегаются от нас и чем дальше находится галактика, тем быстрее она от нас удаляется. Скорость удаления галактики измеряют по доплер-эффекту, т.е. по изменению длины волны спектральных линий. Однако такое понимание в принципе противоречит другим общим законам физики. Действительно, галактика представляет собой пространство, образованное движением ~ 1.6?10
звезд общей массой ~ 8?10
г., а не "точка" удаленная от нас на большое расстояние. Согласно формуле Доплера, очень быстро достигается такое положение, что галактики начинают "удаляться" со скоростью, близкой к скорости света. Для того чтобы они не превысили ее, вынуждены использовать формулы теории относительности А. Эйнштейна, так как она построена так, что скорость света в ней не достигается. Таким образом, просто искусственно ограничиваем возможную скорость удаления галактик, хотя формулы Доплера и по существу своего вывода, теряют физический смысл при приближении к предельной скорости (см. ниже). С другой стороны, известно, что скоростью света обладают определенные виды материи - фотон, нейтрино, которые не имеют инертной массы. Однако, мы исследуем длину волны от удаленной галактики и сравниваем ее с длиной волны в нашей галактике, тем самым полагая, что исследуемая галактика построена также как и наша.
   Необходимо еще одно замечание общего характера. Модели развития Вселенной, лежащие в основе современной космологии, приводят к понятию "начало" , т.е. точке, в которой значение t равно нулю. Все вещество Вселенной в момент t=0 находилось в "точке" и поэтому плотность вещества в "начале" бесконечна, вся Вселенная как бы рождается в момент t=0. Существование "начала" в космологических моделях, которые включают в себя как временное, так и пространственное начало, является основной трудностью этих моделей. Расширение Вселенной, экспериментально подтвержденное изменением длины волны спектральных линий удаленных галактик, имеет простой физический смысл и оно не связано с понятием "начало", которое следует из рассматриваемых космологических моделей. Мысленно предположим, что находимся в галактике, от которой наблюдали измененную длину волны спектральной линии. Тогда получим измененную длину волны уже нашей галактики, и будем думать, что наше мысленное местонахождение является центром, от которого происходит расширение Вселенной. Если это рассуждение продолжить, то любая точка пространства Вселенной будет центром расширения и это указывает на отсутствие пространственного "начала". Следовательно, из расширения Вселенной не следует существование пространственного "начала". Такого понятия, как увеличение объема (расстояния) в каждой точке заданного объема (отрезка) в рамках классической физики просто не существует и поэтому формулы Доплера, изначально не отражающие сущность этого явления, не могут быть применены. Желательно красное смещение спектральных линий удаленных галактик понять так, чтобы не возникали вышеупомянутые трудности.
   Внимательно проследим за выводом и математической записью эффекта Доплера в классической физике. Под эффектом Доплера или смещением Доплера понимается связь между измеряемой длиной волны волнового движения и относительными скоростями источника волн, среды и приемника. Рассмотрим это явление для звуковых волн и только случай, когда источник удаляется. Пусть источник волн движется со скоростью v относительно приемника, помещенного в начале координат системы отсчета R. Предположим, что источник колебаний испускает за время t последовательно N число волн. За это время первая волна пройдет расстояние vзв?t, последняя волна только успевает выйти из источника к концу этого промежутка времени, а сам источник переместится относительно среды на расстояние v?t. Расстояние между началом и концом N волн равно (vзв + v)?t. Следовательно, длина волны , с которой они поступают в приемник R, равна
или
(1)
   Длина волны, испускаемая источником, в его собственной системе отсчета равна
  
(2)
   Подставляя (2) в формулу (1), получим
  
(3)
   Пользуясь уравнением (3), для относительного смещения будем иметь, что
  
(4)
   Следовательно, если источник колебаний движется, то параметры колебательного процесса в системе отсчета R воспринимаются в зависимости от скорости и направления движения. Так понимается изменение длины волны, называемое смещением Доплера, в современной физике.
   Теперь предлагаю осмыслить роль скорости и суть математической записи этого физического явления. Можно считать, что пространство источника волн в его собственной системе отсчета определяется размером Rзв=vзв?t. Если источник неподвижен, то очевидно, что пространства R и Rзв совпадают и можно ввести термин "исходное пространство", которое в случае звуковых волн характеризуется размером ђvзв?tђ
. Тогда движущийся источник колебаний приводит к изменению исходного пространства и делает его равным R = Rзв + v?t, которое определяется уже размером ђRзв+v?tђ
. Таким образом, мы имеем два пространства - исходное пространство Rзв и измененное на величину v?t - пространство R. Однако, число колебаний и в исходном Rзв, и в измененном R пространствах, при выводе формул Доплера, считается одним и тем же, т.е. чтобы один и тот же физический процесс (звуковые колебания) имел место и в Rзв, и в R необходимо, чтобы изменились его параметры. Рассматривая наш процесс в Rзв находим, что его характеризует длина волны (2) (или
); в R этот же самый физический процесс характеризуется длиной волны ?R =(Rзв + v?t) / N (или ?R =R / N). Из этого можно сделать вывод, которого до сих пор не делали, что скорость выступает как некий параметр, изменяющий размеры пространства, а физический процесс будет характеризоваться различными параметрами в связи с тем, что он должен заполнить различные пространства. Запишу это же самое положение еще раз несколько иначе, так как это основа для понимания излагаемого подхода. Если отвлечься за счет чего изменилось пространство, то физический процесс, который протекает в пространствах, изменит свои характеристики и для процесса будет безразлично, как произошло изменение пространства, т.е. можно записать R = Rзв + r. Определяющую роль скорость играет благодаря тому, что в классической физике изменить величину расстояния можно только изменением скорости движения, потому что время в рассматриваемых пространствах Rзв, и R при выводе формул Доплера не изменяется. Следовательно, если бы нам удалось как-то изменить величину пространства не скоростью, а другим каким - то образом, то мы получим изменение параметров физического процесса такие же, как и в случае изменения пространства до тех же размеров с введением скорости.
   Реальный мир устроен дискретно, и пространства таких образований как протона, ядра, атома, звезды, галактики, Вселенной и элементарных частиц уже созданы определенным видом движущейся материи, которая задает размеры и время жизни этого пространства. Таким образом, расстояние, как характеристика размеров пространства не всегда совпадает с расстоянием, которое постулируется в классической физике - скорость умноженная на время. Действительно, двигаясь по окружности, можно пройти бесконечно большое расстояние, но пространство при этом не изменится, или ядро, атом и др. может пройти большое расстояние, хотя его собственное пространство не изменится.
   В основе наблюдения за далекими галактиками лежит физический процесс - электромагнитные колебания. Вышеизложенное понимание физических основ процесса, на примере звуковых волн, позволяет записать смещение спектральных линий от галактик в рамках только пространственных параметров, т.е. расстояний. Следует еще раз подчеркнуть, что расстояние в этом случае должно характеризовать пространство, и его изменение связано с изменением формы материи, которое его образует, а не формой его записи в классической физике, т.е. время умноженное на скорость. Исходное пространство, в котором происходит электромагнитное колебание, можно характеризовать величиной Rc, которое по аналогии с пространством звуковых волн Rзв=vзв?t, представляет собой произведение скорости света на время существования этого пространства, т.е. Rc = c?t. Увеличенное пространство R = Rc + r определяется размером ђRс+ rђ
, т.е. этим параметром характеризуется часть Вселенной, включающая наблюдаемую галактику, образованной уже движением галактик. Тогда r можно условно считать расстоянием до наблюдаемой галактики, потому что строго физический смысл имеет только относительное изменение пространства. Пространства Rc и R заполняют электромагнитные волны , число которых равно N. Длина волны в пространстве R = Rc + r, охватывающем наблюдаюмую часть Вселенной, равна
  
или
(5)
   Подставляя значение
исходного пространства, получим
  
(6)
   Пользуясь уравнением (6) для относительного смещения спектральных линий получаем, что
  
(7)
   т.е. выражение аналогичное формуле Доплера (4), но содержащее только пространственные характеристики: r - расстояние до рассматриваемой галактики, Rc - внутренняя характеристика исходного пространства нашей галактики. Таким образом, изменение длины волны электромагнитного колебания вызвано тем, что параметр (?R) колебательного процесса, который протекает в большем пространстве, мы сравниваем с параметром (
) этого же процесса, заполняющем меньшее пространство, т.е. как бы из меньшего пространства смотрим на большее с помощью одного и того же физического процесса.
   Относительное смещение спектральных линий, записанное мною в пространственных величинах (7), можно преобразовать в формулы классической физики. Для этого необходимо учесть предположение, используемые в классической физике при рассмотрении излагаемой темы. Основным предположением является, глубоко укоренившееся в сознании, восприятие пространства только как произведение скорости на время, и гипотеза, которая касается только вывода формулы смещения Доплера, а именно, время в пространствах наблюдения и источника волн считается одинаковым. Учитывая эти предположения, для расстояния до наблюдаемой галактики получаем r = v ? t, где v - скорость удаления галактики от места наблюдения, t - время удаления, которое равно времени существования пространства. Характеристика исходного пространства, т.е. нашей галактики Rc =c?t. Подставляя значения r и Rc в формулу (7), получим смещение Доплера (4) для электромагнитных волн в классическом виде
т.е. смещение полос в красную сторону связано как бы с наличием относительной скорости удаления галактики.
   Если в формуле (7) ввести значение параметра, характеризующего только исходное пространство, т.е. Rc =c?t, то получим
, которое можно переписать в виде
  
(8)
   Подставляя значение для относительной скорости
в (8), получим
, где полагая ? = 1/ t, приходим к эмпирически установленному для удаленных галактик закону Хаббла v = ? ? r.
   Следовательно, существующие в современной физике закон красного смещения спектральных линий от удаленных галактик, связанный с так называемой "относительной скоростью удаления галактики" (эффект Доплера) и зависимость скорости удаления галактики от расстояния до нее (закон Хаббла) - это различная запись одного и того же явления, а именно, наблюдения физического процесса, происходящего в различных пространствах, размеры которых определяются различной формой движущейся материи. Появление двух законов для удаленных галактик связано с включением в анализ физического явления гипотез классической физики (о чем шла речь в начале статьи) - определять пространства расстоянием, которое записывается в виде произведения времени на скорость движения и одинаковое время в рассматриваемых пространствах.
  
  
  
  
   1 Пучок частиц не параллелен, потому что траектории движения частиц исходят из одной точки (источника).
   2 Разумеется, это пучок, но мы рассматриваем полосу, так как основные особенности будут выяснены уже при таком рассмотрении.
   3 Чтобы не говорил физик, он все же рассматривает не одну прямую, по которой движутся частицы, а узкую полосу, заполненную траекториями движущихся частиц.
   4 "Частицы" в собирательном смысле, как набор физических величин, которыми она характеризуется и создает одномерное пространство на прямой линии.
   5 Заполнение двухмерного пространства, если его рассматривают находясь в одномерном пространстве, наблюдают как движение по лучу (прямой линии).
   6 С этим связано красное смещение спектральных линий от удаленных Галактик, в природе не существует "разбегания" Галактик. Все заключается в размерности пространства, в котором рассматривается физический процесс. См. статью 6.
   В случае пространства, созданного материей, понятие "измерение", строго говоря, не имеет смысла.
   * Кавычки поставлены только для того, чтобы читатель не забывал, что им соответствуют бесконечные множества X и X? .
  
   Не сомневаюсь в том, что читатель знает вывод формул Доплера, однако, вынужден его изложить в своем стиле и расположить удобно для переосмысления.
  
  
  
  
   61
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
   v?t
  
  
  
  
  
   x'
  
   x
  
  
   v?t
  
  
  
  
   x'
  
  
  
  
   x
  
  
  
  
  
  
  
   x'
  
   x
  
  
   v?t
  
  
  
 Ваша оценка:
Связаться с программистом сайта.

Новые книги авторов СИ, вышедшие из печати:
О.Болдырева "Крадуш. Чужие души" М.Николаев "Вторжение на Землю"

Как попасть в этoт список

Кожевенное мастерство | Сайт "Художники" | Доска об'явлений "Книги"