Базовые математические отношения 6 страница
Таким образом, несмотря на то, что понимание влияния человеческого фактора предохраняет от допущения о том, что каждый вывод, претендующий на появление в результате применения этой теории, надежен и, следовательно, верен, можно утверждать, что СТОВ способна давать правильные ответы, если правильно применяется. И если следствия из постулатов теории получены правильно, выведенная теоретическая структура является истинным и точным представлением о реальной физической Вселенной.
Глава 3
Системы отсчета
Как указывалось в предыдущей главе, целостную концепцию мироздания пришлось создавать в условиях отсутствия теории, которая детально описывала бы таковое. Дополнения, вводимые в базовую концепцию, должны принимать форму допущений или постулатов, - термин, чаще используемый в связи с фундаментальными приложениями теории. Хотя к представлениям Вселенной Движения, в которой живем мы, очевидно, и применяются дополнительные детализации (по крайней мере, физические детализации), это не представляется адекватным оправданием для умозаключения, что они обязательно относятся к любой возможной вселенной движения.
Уже упоминалось, что мы постулируем мироздание, составленное из дискретных единиц движения. Но это не значит, что движение происходит в виде ряда прыжков. Основное движение – это последовательность, в которой знакомая последовательность времени сопровождается аналогичной последовательностью пространства. Завершение одной единицы последовательности сразу же сопровождается возникновением другой, без перерыва. В качестве аналогии можно рассмотреть цепь. Хотя цепь существует лишь в виде отдельных единиц или звеньев, она является непрерывной структурой, а не непосредственным соседством отдельных единиц.
|
|
|
Является ли непрерывность следствием логической необходимости – вопрос философский, и сейчас к делу не относится. Имеются причины верить, что, по существу, это необходимость, ну а если нет, мы введем её в наше определение движения. В любом случае это часть системы. Эту характеристику намеренно подчеркивает чрезмерное употребление термина “последовательность” в связи с основными движениями, с которыми мы будем иметь дело в начале этой работы.
Еще одним допущением будет то, что вселенная трехмерна. В связи с этим следует осознать: все дополнительные допущения, прибавленные к базовой концепции вселенной движения для определения существенных свойств этой вселенной – не болеё чем пробны в начале исследования, в конечном счете, приведшего к развитию Теории Взаимности. Явно потребовались некоторые дополнительные допущения. Но ни количество сделанных допущений, ни природа отдельных допущений не диктовались существующим знанием физической вселенной. Единственным, реальным ходом работы было начать исследование на основе тех допущений, которые, казалось, обладали самой большей вероятностью быть верными. Если бы вкрались любые неверные допущения или возникла бы потребность в дальнейших допущениях, тогда теоретическое рассмотрение, конечно, очень быстро столкнулось бы с непреодолимыми трудностями. Тогда бы потребовалось вернуться назад, изменить постулаты и всё начать заново. К счастью, изначальные постулаты прошли такую проверку. Единственным изменением, которое пришлось сделать, был отказ от некоторых начальных постулатов, которые, как было обнаружено, можно вывести из других, следовательно, они оказались лишними.
|
|
|
Не потребовалось никаких дальнейших физических постулатов, но возникла необходимость сделать некоторые допущения в связи с математическим способом описания поведения Вселенной. Здесь, наши наблюдения существующей Вселенной не дают указаний на определенное содержание доступных физических свойств. Но имеется ряд математических принципов, которые вплоть до недавнего времени обычно считались почти самоочевидными. Сейчас основной объём научных представлений опирается на веру, что истинная математическая структура модели Вселенной намного более сложная, но допущение, что она соответствует старому набору принципов, - самое простое допущение, которое можно сделать. Следуя правилу, сформулированному Уильямом Оккамом, это допущение было сделано с целью начального исследования. Больше не было выявлено необходимости в каких-либо модификациях. Исчерпывающий набор допущений, составляющих фундаментальные постулаты теории Вселенной Движения, можно выразить следующим образом:
|
|
|
Первый фундаментальный постулат: Физическая Вселенная целиком и полностью состоит из одного компонента – движения, существующего в трех измерениях, в дискретных единицах и с двумя взаимообусловленными аспектами – пространством и временем.
Второй фундаментальный постулат: Физическая вселенная описывается в терминах отношений обычной математики, ее первичные характеристики абсолютны, а геометрия евклидова.
Постулаты подтверждаются следствиями, а не прошлым; и до тех пор, пока они рациональны и взаимно совместимы, о них можно сказать лишь немногое, положительное или наоборот. Однако было бы интересно отметить следующее: концепция Вселенной, состоящей только из движения, является единственной, новой идеей, включенной в постулаты, положенные в основу СТОВ. Имеются и другие идеи, которые на основе современного мышления могли бы считаться неортодоксальными, но они ни в коей мере не новые. Например, постулаты, включающие допущение, что геометрия вселенной является евклидовой. Оно пребывает в прямом конфликте с современной физической теорией, которая допускает неевклидову геометрию, но, определенно, не может рассматриваться как новшество. Наоборот, физическая правомерность геометрии Евклида принималась без сомнения на протяжении тысяч лет. И можно было бы не сомневаться, что неевклидова геометрия – это всего лишь математическое любопытство, если бы не тот факт, что развитие физической теории столкнулось с некоторыми серьезными затруднениями, которые теоретики не в состоянии преодолеть в пределах ограничений, установленных евклидовой геометрией, абсолютными величинами, и так далее.
|
|
|
Движение измеряется как скорость (или быстрота действия, в контексте, который мы будем рассматривать позже). Ввиду того, что количество пространства, входящего в одну единицу движения, является минимальной величиной, принимающей участие в любой физической активности, поскольку движения меньше одной единицы не существует, оно является единицей пространства. Аналогично, количество времени, входящее в одну единицу движения, является единицей времени. Тогда, каждая единица движения состоит из одной единицы пространства в соединении с одной единицей времени; то есть, базовое движение вселенной является движением с единичной скоростью.
Космологи часто начинают анализ крупномасштабных процессов с рассмотрения гипотетической “пустой” вселенной, вселенной, в которой в окружении постулированного пространства-времени не существует материи. Но пустая вселенная движения невозможна. Без движения не было бы и вселенной. Самое примитивное состояние, ситуация, превалирующая тогда, когда существует вселенная движения, но в ней ничего не происходит, - это состояние, в котором единицы движения существуют независимо друг от друга, не взаимодействуя друг с другом. В таком состоянии скорость равна единице, одна единица пространства за единицу времени. И поскольку все единицы движения одинаковы, они не обладают никаким другим свойством кроме скорости, одинаковой для всех. То есть, вся вселенная является невыразительным единообразием. Чтобы в ней могли быть наблюдаемые или измеряемые физические явления, должно существовать какое-то отклонение от единообразного отношения. И поскольку такое отклонение можно наблюдать, величина отклонения и является мерой величины явления. Таким образом, вся физическая активность, всё изменение, происходящее в системе движений, составляющих вселенную, начинаются с единицы, а не с нуля.
Единицы пространства, времени и движения (скорость), образующие фон для физической активности, являются скалярными величинами. Вот так обстоят дела: у нас нет геометрических способов представления, которое будет отражать в себе все три величины одновременно. Но если предположить, что течение времени происходит с постоянной скоростью, и мы измеряем течение времени независимым прибором (часами), тогда соответствующую величину пространства можно представить посредством одномерной геометрической фигуры – линии. Длина этой линии представляет количество пространства, соответствующее данной величине времени. Если величина времени постоянна, длина линии также представляет скорость - количество пространства за единицу времени.
В современной научной практике начало отсчета, от которого производятся все измерения скорости и которое отождествляется с математическим нулем, - это некая стационарная точка в системе отсчета. Но, как уже было сказано, начало системы отсчета физических величин во вселенной движения - не нулевая скорость, а скорость, равная единице. Следовательно, естественное начало отсчета непрерывно движется вовне (в направлении больших величин) от традиционного нулевого начала отсчета, а истинные скорости, действующие в базовых физических взаимодействиях, могут корректно измеряться только в терминах отклонения больше или меньше единицы. С естественной точки зрения движение с единичной скоростью вообще не является реальным движением.
Иными словами, мы можем сказать, что естественная система отсчета, система отсчета, которой реально соответствует физическая вселенная, движется вовне со скоростью, равной единице, по отношению к любой стационарной пространственной системе отсчета. Любая распознаваемая часть стационарной системы отсчета называется положением в этой системе. Поскольку величин пространства меньше единицы не существует, точки могут опознаваться в пределах единиц. Следовательно, пространственное положение может быть любого размера, от точки до количества пространства, занимаемого галактикой, в зависимости от контекста, в котором используется термин. Чтобы отличить положения в естественной движущейся системе отсчета от положений в стационарных системах отсчета, в применении к естественной системе мы будем пользоваться термином абсолютное положение. В контексте фиксированной системы отсчета абсолютное положение выглядит как точка (или определенная конечная пространственная величина), движущаяся по прямой линии.
Мы настолько привыкли соотносить движение со стационарной системой отсчета, что представляется почти самоочевидным следующее: объект, не обладающий независимым движением и не подвергающийся воздействию любой внешней силы, должен оставаться неподвижным по отношению к некоей пространственной системе координат. Конечно, осознается, что всё, что кажется неподвижным в контексте нашего обыденного опыта, на самом деле движется в терминах Солнечной системы, взятой как точка отсчета; то, что кажется неподвижным в Солнечной системе, движется, если использовать в качестве системы отсчета галактику, и так далее. Современная научная теория тоже спорит с тем, что движение не может быть конкретизировано любым абсолютным способом, а может устанавливаться лишь в относительных терминах. Однако всё предыдущее мышление по этой теме, независимо от того, как оно рассматривает детали, приняло допущение, что первоначальной точкой движения является некое фиксированное пространственное положение, которое можно принять за пространственный нуль.
Но природе не нужно соответствовать человеческим мнениям и убеждениям, она не делает этого и в этом случае. Как указывалось в предыдущих параграфах, естественная система отсчета во вселенной движения не стационарна, она является движущейся системой. Ввиду того, что каждая единица базового движения включает одну единицу пространства и одну единицу времени, из этого следует, что продолжение движения в интервале, в котором идет время, включает непрерывное увеличение или последовательность и пространства, и времени. Если абсолютное пространственное положение Х находится в соответствии с пространственным положением х во время t, тогда во время t + n абсолютное положение Х будет находиться в пространственном положении x + n. Как видно в контексте стационарной пространственной системы отсчета, каждое абсолютное положение движется вовне из точки отсчета с постоянной единицей скорости.
Вследствие движения естественной системы отсчета по отношению к стационарным системам, объект, не обладающий независимым движением и не подвергающийся воздействию никакой внешней силы, не остается стационарным в любой системе фиксированных пространственных координат. Он остается в том же абсолютном положении и, следовательно, движется вовне с единичной скоростью из начального положения и от любого объекта, занимающего такое положение.
До сих пор мы рассматривали последовательность естественной движущейся системы отсчета в контексте одномерной стационарной системы отсчета. Поскольку мы постулировали, что Вселенная трехмерна, мы можем представить последовательность и в трехмерной стационарной системе отсчета. Поскольку последовательность скалярная, это достигается простым помещением одномерной системы, обсуждавшейся в предыдущих параграфах, в некое положение в трехмерной системе координат. Внешнее движение естественной системы в связи с фиксированной точкой продолжается тем же одномерным способом.
Скалярная природа последовательности естественной системы отсчета очень значима. Единица базового движения не обладает направлением; она является просто единицей пространства в связи с единицей времени. В количественных терминах это единица скалярной величины: единица скорости. Скалярное движение играет лишь небольшую роль в повседневной жизни, обычно ему не уделяется особого внимания. Но наше открытие, что базовое движение физической вселенной скалярное, радикально меняет эту картину. Сейчас свойства скалярного движения становятся крайне важными.
Чтобы проиллюстрировать первичную разницу между скалярным движением и векторным движением в нашем обычном опыте, давайте рассмотрим два случая, включающие объект Х, движущийся между двумя точками А и В на поверхности шара. В первом случае давайте предположим, что размер шара остается постоянным, и что объект X, например, ползущее насекомое, способен независимо двигаться. Теперь движение Х векторное. Оно обладает конкретным направлением в контексте стационарной пространственной системы отсчета. И если направление является направлением ВА, то есть Х удаляется от точки В, то расстояние ХА уменьшается, а расстояние ХВ увеличивается. Во втором случае предположим, что Х является фиксированной точкой на поверхности шара, а его движение происходит за счет расширения шара. Здесь, движение Х скалярное. Х просто удаляется от всех других точек на поверхности шара и не обладает конкретным направлением. В этом случае, движение от В не уменьшает расстояние ХА. Оба расстояния - и ХВ и ХА увеличиваются. Именно таким характером обладает движение естественной системы отсчета относительно любой фиксированной пространственной системы отсчета. Оно обладает положительной скалярной величиной, но не обладает направлением.
Чтобы поместить одномерную последовательность абсолютного положения в трехмерную систему координат, необходимо определить точку отсчета и направление. В последующем обсуждении, в основном, мы будем иметь дело со скалярными движениями, которые появляются как конкретные точки в фиксированной системе координат. Точка отсчета каждого из движений является точкой его появления. Отсюда следует, что в традиционной фиксированной системе отсчета движения могут быть представлены лишь посредством множества точек отсчета. В первом издании этой книги, это демонстрируется в виде утверждения, что фотоны (будучи, как будет показано позже, объектами без независимого движения и, следовательно, остающимися в абсолютных местах возникновения) “движутся вовне во всех направлениях из разных точек испускания”. Однако опыт показывает: во избежание неверного понимания, это положение нуждается в дальнейшей разработке. Представляется, что главным камнем преткновения является широко распространенное мнение о необходимости существования некоего вида концептуально опознаваемой универсальной системы отсчета, с которой должны быть связаны движения фотонов и других объектов, остающихся в тех же абсолютных положениях. Возможно, такому мнению способствует выражение “естественная система отсчета”. Но, факт существования естественной системы отсчета не обязательно подразумевает то, что она должна любым прямым образом соответствовать рамкам традиционной трехмерной стационарной системы отсчета.
Да, нечто в этом роде предлагает аналогия с расширяющимся шаром, но исследование этой аналогии покажет, что она применима лишь к ситуации, в которой все существующие объекты стационарны в естественной системе отсчета, и, следовательно, движутся наружу с единицей скорости. В такой ситуации за точку отсчета можно принять любое положение, а все другие положения движутся вовне от этой точки; то есть, все положения движутся вовне из всех других положений. Но как только в ситуацию включаются движущиеся объекты (стационарные или движущиеся с низкими скоростями в фиксированной системе отсчета, и движущиеся с высокими скоростями относительно естественной системы отсчета, например, излучатели фотонов), такое простое представление больше невозможно. И возникает необходимость множественных точек отсчета.
Чтобы применить аналогию шара к гравитационно связанной физической системе, необходимо визуализировать большое число расширяющихся шаров, центрированных в разных точках отсчета и взаимопроникающих друг в друга. Абсолютные положения определяются только в скалярном смысле (представлены одномерно). Они движутся вовне, каждая из своей точки отсчета, независимо от того, где эти точки отсчета могут быть расположены в трехмерной пространственной системе координат. В случае фотонов, точкой отсчета становится каждый испускающий объект. И поскольку движения скалярные и не обладают направлением, направление движения каждого фотона, рассматриваемое в системе отсчета, определяется абсолютно случайно. Каждый из испускающих объектов (если он находится в стационарной системе отсчета, и его движения могут соотноситься с этой системой) становится точкой отсчета для скалярного движения фотона; то есть, он является центром расширяющейся сферы излучения.
Открытие, что естественная система отсчета во вселенной движения является скорее движущейся системой, а не стационарной (наш первый вывод из постулатов, определяющих такую вселенную), - очень значимое открытие. До этого была известна лишь одна так называемая “универсальная сила” – сила гравитации. Позже, в обсуждении, будет показано, что привычный термин “универсальный” слишком широк в применении к гравитации, но этот феномен (природа которого будет исследоваться позже) влияет на все единицы и совокупности материи внутри наблюдаемой области при всех обстоятельствах. Поскольку в действительности гравитация не универсальна, её уместно назвать “общей” силой. Во вселенной движения сила – это всегда движение или аспект движения. Поскольку сейчас мы в основном будем работать в терминах движения, будет желательно установить связь между концепциями силы и движения.
С этой целью давайте рассмотрим ситуацию, в которой объект движется в одном направлении с определенной быстротой, и с равной скоростью в противоположном направлении. Общее изменение положения объекта равно нулю. Вместо того чтобы рассматривать ситуацию в терминах двух противоположных движений, удобнее говорить, что объект неподвижен, и что такое состояние – результат столкновения двух сил, стремящихся создавать движение в противоположных направлениях. На этом основании мы определяем силу как нечто, создающее движение, если этому не препятствуют никакие другие силы. Количественный аспект этого отношения будет рассматриваться позже. Ограничения, которым подвержена вводимая концепция, также будут рассматриваться в связи темами, изложенными на последующих страницах. Здесь же существенное положение следующеё: “сила” – это просто особый способ рассмотрения движения.
Дата добавления: 2018-09-20; просмотров: 270; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!