Аккумулирование электричества 28 страница
Как и следовало ожидать, сначала ответы на большинство проблем были неполными, и история теории с 1959 года содержит последовательный рост понимания во всех областях физики, то есть одна за другой прояснялись оставшиеся проблемы. В некоторых случаях, таких как вращение атомов, математические аспекты проблемы не представляли особой трудности, и положения проблемы были концептуальными. В других примерах трудности были связаны с рассмотрением математических форм теоретических отношений и их числовых величин.
Самой большой проблемой последнего вида оказались уравнения сил. Сила между электрическими зарядами могла вычисляться с помощью уравнения Кулона, F = QQ’/d2, которое, выраженное в надлежащих единицах, гласит, что сила равна произведению (видимо) взаимодействующих зарядов, деленному на квадрат расстояния между ними. Кроме числовых коэффициентов уравнение Кулона идентично уже обсужденному уравнению гравитационной силы, и, как мы увидим позже, уравнению магнитостатической силы.
К сожалению, с теоретической точки зрения отношения сил зашли в тупик. Самые базовые физические отношения обладают статусом отправных точек, из которых шаг за шагом можно вывести более или менее разработанные системы следствий. Тогда корреляция следствий друг с другом и с опытом может служить либо подтверждением теоретических выводов, либо выявлением существующих ошибок или несоразмерностей. Для уравнений силы такие сети связей выявлены не были, и их помощь была недоступна тем, кто подходил к проблеме чисто теоретически. Отсутствие объяснения оказалось не таким заметным в случае электрической силы, поскольку уравнение Кулона, выражающее величину силы, установлено в терминах величин, выведенных из самого уравнения, но смущает отсутствие теоретического понимания основы связи, выраженной математически в уравнении гравитации. Без такого понимания физики не способны связать это уравнение с общей структурой физической теории. Как говорилось в одном из учебников по физике: “Закон всемирного тяготения Ньютона не является определяющим уравнением и не может выводиться из определяющих уравнений. Он представляет собой наблюдаемое отношение”.
|
|
|
Проблемы, вовлеченные в применение теории вселенной движения к гравитационным отношениям, оказались не менее трудноразрешимыми, и начальные результаты применения весьма далеки от удовлетворительных. Обычно результаты незавершенных исследований такого рода не включались в публикуемый материал. Возможности публикации открытий данного исследования были весьма ограниченными, и материал, предназначенный для публикации, включал результаты, которые в пределах выполненного исследования были признаны корректными как математически, так и концептуально. Если бы гравитационное движение и сила обладали обычной степенью важности, самой лучшей политикой было бы отложить неудовлетворительные результаты до лучших времен и ждать дальнейшего развития в относящихся к делу сферах в целях прояснения общей ситуации, которая сделала бы возможным дальнейшее продвижение в области гравитации. Но благодаря фундаментальной природе гравитационных отношений, по мере развития теоретического исследования ими понадобилось интенсивно пользоваться, в какой бы форме они ни были. Поэтому ранние публикации, включая первый том настоящей серии, содержали некоторые пробные и лишь частично корректные результаты предварительных изучений. Однако непрерывные продвижения, совершенные в смежных с гравитацией областях, пролили новый свет на суть дела, и в новой публикации статус теории гравитации, соответственно, обновлен.
|
|
|
Ко времени предварительных исследований самой первой необходимостью было прояснение размерностей уравнений. Традиционная физика никогда не достигала связности всех размерностей. В некоторых сферах, таких как механика, ныне осознанные отношения связаны, но во многих других областях путаница с размерностями распространилась настолько широко, что привела к ранее упомянутому выводу о невозможности существования рациональной системы размерностей для всех физических величин.
|
|
|
Современная стандартная практика – скрывать расхождения путем приписывания размерностей числовым константам в уравнениях. Отсюда допускается, что гравитационная константа обладает размерностями дины-см2/грамм2. Очевидно, это неверный прием. Какие бы размерности не входили в физические выражения, они являются свойствами вовлеченных физических сущностей, а не свойствами чисел. По определению, размерности отличаются от чисел. Как в случае с гравитацией, если уравнение не может быть сбалансировано без приписывания размерностей числовым константам, это сразу же свидетельствует о том, что что-то неверно в понимании, на котором основываются приписанные размерности. Либо некорректны размерности, приписанные размерностям физических величин в уравнении, либо так называемые “числовые константы” на самом деле являются величиной неосознанного физического свойства. В исследовании нынешней мысли в сферах нашего исследования, мы столкнулись с двумя видами ошибок размерностей.
|
|
|
Одним из мощных аналитических инструментов, представленным теорией вселенной движения, является способность свести все физические величины лишь к терминам пространства и времени. Чтобы быть корректным, уравнение должно обладать равновесием пространства-времени; то есть, две стороны уравнения должны сводиться к одинаковому выражению пространства-времени. Другим полезным аналитическим инструментом, выведенным из данной теории, явился принцип эквивалентности единиц. Этот принцип предполагает следующее. Ввиду того, что во всех случаях базовыми величинами являются единицы движения, в математических уравнениях нет никаких неотъемлемых числовых констант, представляющих физические отношения, кроме тех, которые мы можем назвать структурными константами, - величинами, обладающими определенными физическими значениями, как, например, число активных измерений в одной из участвующих величин. Из этого следует: Если все величины, вовлеченные в физическое уравнение, выражены в естественных единицах или эквивалентом в единицах другой системы измерения, уравнение численно сбалансировано и не требует никаких числовых констант.
В своей обычной форме уравнение гравитации не выдерживает проверки на связность размерностей. Но в ходе исследования довольно рано выявилась общая природа модификаций, которые следовало выполнить в приписывании размерностей. Публикация 1959 года уже имела дело с проблемой размерности, указывая на необходимость сведения термина “расстояние” и одного из терминов “массы” до статуса размерности; то есть, необходимость осознать, что они являются просто отношениями. Также подчеркивался тот факт, что для связности размерностей в уравнение должен вводиться термин “ускорение”. Демонстрировалось, что он представляет неотъемлемое ускорение притягивающихся объектов, равное единице, и, следовательно, не участвующей в эмпирических измерениях. Предпринималось использование принципа эквивалентности естественных единиц, впрочем, без большого успеха, но пробные результаты изучения включали выведение гравитационной константы.
Двадцатью годами позже, ко времени публикации книги Ничего кроме движения, интерпретация уравнения гравитации стала чем-то смущающим. Более того, правомочность начального выведения гравитационной константы была поставлена под сомнение некоторыми коллегами автора, и свидетельства в ее пользу оказалось недостаточно для эффективного разрешения сомнения. Тогда решили отказаться от этой интерпретации и поискать новое объяснение. В ретроспективе следует принять, что пересмотр 1979 года не был хорошо осознанной атакой на проблему. По существу, это была попытка обнаружить математическое (или, по крайней мере, числовое) решение с целью преодолеть препятствие на пути логического развития теории. Как указывалось в главе 13, та же политика проводилась традиционной теорией в работе с белыми пятнами, она оказалась одинаково непродуктивной и в настоящем случае. Все очевиднее становилась необходимость дальнейшего изучения.
Это создало проблему, которая оказалась темой некоторых комментариев. Мы убеждены в том, что многие тысячи корреляций между наблюдениями и следствиями постулатов теории вселенной движения установили следующее: Теория является истинным и точным представлением реальной физической вселенной. Тогда скептики захотят узнать, как в некоторых случаях мы можем приходить к неверным выводам, если пользуемся корректной теорией; почему выводы первого тома серии следовало изменить до публикации второго издания. Как объясняется во многих предыдущих публикациях, ответ таков: Хотя при правильном применении теория способна давать правильные ответы, из этого необязательно следует, что те, кто пытается правильно ее применять, всегда в этом преуспеют. Как говорилось раньше, предпринималась попытка сведения опубликованного материала к прочно установленным положениям, кроме тех случаев, когда особо указывалось на спекулятивность некоторых выводов. Тем не менее, позже обнаружилось, что некоторые опубликованные выводы оказались неполными, а в некоторых случаях неверными.
Нет причин просить прощения за некоторые ошибки и опущения. Современная физическая теория веками пребывала в процессе развития, когда впоследствии сотни выводов в связи с деталями теории (или теорий) были признаны некорректными и отбрасывались. По сравнению с этим опытом количество ошибок в развитии теории вселенной движения относительно мало. И это не случайно. Ввиду того, что все заключения во всех сферах выведены посредством дедукции из одного набора базовых допущений, связность взаимоотношений между феноменами, основное требование концептуальной правомочности, достигается автоматически. Те случаи, в которых последователи развития теории сталкивались с трудностями, просто подчеркивают легкий и естественный способ, посредством которого из теоретического развития появлялись решения большинства ранее нерешенных фундаментальных проблем физической науки.
Предпринятому недавно пересмотру ситуации гравитации удалось воспользоваться преимуществом очень значимых продвижений, произошедших в понимании деталей вселенной движения; то есть, в следствиях постулатов, развитых за годы, прошедшие со времени первой публикации в 1959 году. Главное – это прояснение природы и свойств скалярного движения, обсужденных в главе 12 и детально описанных в работе Отброшенные факты науки. Углубление понимания этого вида движения пролило новый свет на отношения сил. Сейчас ясно, что разница между базовыми видами сил, которая с самого начала исследования осознавалась как проблема размерности, - это разница в количестве вовлеченных скалярных измерений, а не в геометрических измерениях пространства. Это предложило простые объяснения некоторых проблем, которые озадачивали на ранних стадиях теоретического развития.
Значимое концептуальное изменение связано с природой отношения между движением и его представлением в системе отсчета. В предшествующей физической мысли движение рассматривалось как измерение положения в конкретно определенном физическом пространстве (Ньютон) или пространстве-времени (Эйнштейн) за конкретное физическое время. Таким образом, физическое пространство и время составляют основу или контейнер. Предполагалось, что изменения положения (за счет движения) относительно пространственной основы можно представить векторами (или тензорами более высокой скорости). С другой стороны, в теории вселенной движения пространство и время обретают физическое существование лишь как обратно связанные компоненты движения, а трехмерное пространство нашего повседневного опыта – это просто система отсчета, а не физический контейнер. Более того, развитие деталей теории на предыдущих страницах данного и предыдущего тома показывает, что пространственно-временная система отсчета с величиной времени, регистрируемой часами, не способна представлять всю область существующих движений. Одни движения не могут представляться в их подлинной характеристике. Другие совсем не могут представляться в этой системе отсчета.
Недостаток системы отсчета, который сейчас нас особенно волнует, - это неспособность представлять многомерное скалярное движение. Неспособность системы отсчета представлять больше одного скалярного измерения объясняет, почему все силы, оказываемые зарядами и массами, одномерны, независимо от числа скалярных измерений, относящихся к неотъемлемому движению заряда или массы. Лишь одно из скалярных измерений совпадает с измерением системы отсчета, следовательно, в системе отсчета может быть представлено лишь одно измерение движения. Как указывалось раньше, такое ограничение способности системы отсчета является причиной огромной несоразмерности в величине между базовыми силами. На самом деле, общие величины электрических и гравитационных сил равны, но действующим является лишь движение в измерении системы отсчета. В нашей гравитационно связанной системе коэффициент измерения (в единицах сгс) равен 3 x 1010. Вот почему электрическая сила, которая одномерна и, следовательно, действует в полной мере, относительно сильна. На самом деле, гравитационная сила обладает такой же силой, но она распределяется на три скалярных измерения, лишь одно из которых совпадает с измерением системы отсчета. Поэтому действующая гравитационная сила слабее, чем действующая электростатическая сила на коэффициент 9 x 1020.
Однако следует отметить, что разница в количестве действующих скалярных измерений оказывает влияние на относительную величину сил только потому, что она относится к очень большому числу единиц скорости – отношению между размерами единиц, которыми мы измеряем пространство и время. В свою очередь, это следствие нашего положения в гравитационно связанной системе, которая с высокой скоростью движется вовнутрь в пространстве, противоположно пространственному компоненту последовательности движения наружу естественной системы отсчета. Итоговое движение притягивающейся системы в пространстве относительно невелико, в то время как движение во времени происходит с полной скоростью последовательности. Таким образом, мы испытываем небольшое изменение в пространстве, наряду с очень большим изменением во времени. Единицам этих количеств мы приписываем величины, отражающие способ, как мы их ощущаем. На этом основании мы определили единицу времени (в системе сгс), которая в 3 x 1010 раз больше, чем наша единица пространства. Тогда наша единица скорости составляет 3 x 1010 единиц пространства на единицу времени (секунду).
Как видно их вышеизложенного, величина, которую мы приписываем единице скорости, скорость света, привычно обозначаемая символом с, не является неотъемлемым свойством вселенной (хотя им является величина самой скорости). Общая область, в которой эта величина будет падать, определяется нашим положением в системе притягивающихся объектов, и удельная величина в этих пределах приписывается случайно. Любое изменение в единице либо пространства, либо времени, не уравновешенное эквивалентным изменением в единице либо пространства, либо времени, меняет величину с в нашей системе измерения; соответственно меняется и отношение между величинами электрических и гравитационных сил c2. (Обычно, допускается, что электрическая сила в 1039 или в 1040 сильнее, чем гравитационная, но эта цифра основана на ряде ошибочных допущений.)
Дальнейшее прояснение общей природы скалярного движения, достигнутое в большинстве последующих исследований, пролило очень значимый дополнительный свет на ситуацию сил. Как говорилось в главе 12, сейчас очевидно, что при отсутствии фиксированной привязки к системе отсчета скалярное движение АБ не может отличаться от скалярного движения БА. Это значит, что при рассмотрении общего гравитационного движения двух масс мы имеем дело лишь с одним движением, представление которого в системе отсчета зависит от внешних факторов.
На этом основании выражение mm’ в уравнении гравитации не является произведением двух масс, а произведением одной массы на число единиц массы в взаимодействующем объекте. Аналогично, термин расстояния s2 - это просто число, отношение s2 единиц к 12 единиц. Таким образом, единственная размерная величина, появляющаяся в уравнении кроме результирующей силы, – это один из терминов массы. Результат нынешнего изучения подтверждает ранние открытия, зафиксированные в публикации 1959 года. Также он подтверждает предварительное открытие, что для создания размерного равновесия в уравнение следует ввести другой размерный термин - единицу ускорения. В целом, сила – это произведение массы на ускорение. Из этого следует, что выражение для любой конкретной силы можно свести к F = ma, если правильно приписаны все размерности. Существование термина “ускорение” не явно без теоретического анализа, потому что гравитационное ускорение равно единице и, следовательно, не оказывает влияния на числовой результат.
Сейчас видно, что трудности в применении принципа эквивалентности естественных единиц к уравнению гравитации возникают за счет неадекватного понимания способа, которым должны рассматриваться безразмерностные термины в уравнении, если сформулировано утверждение эквивалентности единиц. Сейчас мы осознаем, что такие термины исчезают, если им придается величина единицы в системе измерения, в которой установлены безразмерностные величины, если не применяется какой-то структурный коэффициент. Однако использование случайной единицы массы в традиционных системах измерений создает сложность, поскольку означает использование двух разных систем единиц. Как видно из обсуждения физических основ в томе 1, все физические величины, включая массу, можно выразить лишь в терминах единиц пространства и времени. Из этого следует, что когда для измерения массы используется случайная единица, мы выражаем массу и ускорение в других системах измерения. Это эквивалентно введению числового коэффициента в любые вовлеченные физические отношения; отношение между размерами относительных единиц.
Введение этого коэффициента не влияет на численное равновесие уравнения, если обе стороны уравнения содержат одно и то же число терминов массы. Но в уравнении гравитации F = kmm’/d2 на одной стороне уравнения имеются два термина массы, в то время как сила, единственный термин на другой стороне, содержит лишь один термин массы (F = ma). Чтобы численно сбалансировать уравнение, для превращения лишнего термина массы в единицы, относящиеся к пространству и времени, следует воспользоваться корректирующим коэффициентом. Требующийся корректирующий коэффициент – это отношение естественной пространственно-временной единицы массы к случайной единице массы. Наряду со структурными коэффициентами, относящимися к уравнению, он представляет собой гравитационную константу.
Отношение естественной единицы массы в системе сгс к случайной единице, грамму, оценивалось в томе 1 как 2,236055 x 10-8. Также в томе 1 отмечалось, что коэффициент 3 (очевидно представляющий число действующих измерений) входит в отношение между гравитационной константой и естественной единицей массы. Тогда гравитационная константа равна 3 x 2,236055 x 10-8 = 6,708165 x 10-8 (с небольшой подгонкой, которая будет рассматриваться вскоре).
Чтобы применить принцип эквивалентности естественных единиц к уравнению гравитации, неразмерным величинам m’ и d2 придается величина единицы в терминах традиционных систем измерений так, чтобы они исчезали из уравнения. Затем размерные термины, термин массы m и термин ускорения, вставленные в уравнения, выражаются в надлежащих естественных единицах, соответственно 1,6197 x 10-24 грамм и 1,971473 x 1026 см/сек2. Выведенная из этих величин естественная единица силы составляет 3,27223 x 102 дин.
Дата добавления: 2018-09-20; просмотров: 265; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!