Физическая природа времени гравитации и материи

Рефератна тему:

Физическая природаВремени, гравитациии материи.

Выполнил:БогачковМ.Н.

Томск-2003 г.

СОДЕРЖАНИЕ.

Содержание 2

Введение 3

1.Развитиепространственновременных представлений. 4

2.Пространствои времявтеории относительности. 7

3. Пространствоивремя вфизикемикромира. 8

4. Природавремени. 15

5. Природагравитации. 18

6. Строениеатома. 19

7. Заключение. 22

8. Приложение.Чемживут звёзды? 23

9. Используемаялитература. 28

ВВЕДЕНИЕ.

Природа материи,пространстваи времениинтересовалалюдей снезапамятныхвремён. Наверноестого временикогдау людейпоявиласьсвободная минутаоттрудностей жизни,взглянутьна звёздыимир вещей. Основныедискуссии обустройствемира развернулисьвантичности, междудвумяфилософскими школамиидеализма( Зенон, Платон)иматериализма ( Демокрит, Аристотель).Накопленныйопыт изнанияв последствиивылилосьв развитиепространственновременных представленийвсовременной наукефизике.В даннойработепопытаемся нагляднорассмотретьчто жеизсебя представляетвремя, пространство,материяи гравитация.Начинатьисследование целесообразноспредставлений античнойнатур философиианализируя затемпроцессразвития пространственновременныхпредставлений вплотьдо нашихдней.

1. РАЗВИТИЕ ПРОСТРАНСТВЕННО - ВРЕМЕННЫХ

ПРЕДСТАВЛЕНИЙ

Видеалистическойдоктрине античностиразвиваемойтакими философамикакЗенон изатемПлатон, нарядуспервичностью сознанияпередматерией, когдасознаниеопределяет бытиё . На рассуждениях осоревнованииГермеса счерепахой.Когда Гермеснеможет догнатьчерепаху , пробегаябольшее расстояниечемуползающая от негочерепаха, впервыевводятся понятиеопричинно следственнойсвязидискретной материивовремени.

Атомистическаядоктрина была развита материалистами

Древней Греции Левкиппом и Демокритом. Согласно этойдоктрины, всё природноемногообразиесостоит измельчайшихчастичек материи(атомов ),которые двигаются, сталкиваются и сочетаются в пустом пространстве. Атомы ( бытие ) и пустота (

небытие ) являются первоначалами мира. Атомы не возникают ине

уничтожаются, ихвечность проистекает из безначальности

времени. Атомыдвигаются в пустоте бесконечное время.

Бесконечному пространству соответствует бесконечное время.

Характеризуя системуДемокритакак теорию структурных

уровней материи-физического (атомы и пустота) и

математического ( амеры ), мы сталкиваемся с двумя

пространствами: непрерывное физическое пространство как

вместилище и математическоепространство, основанное на амерах

как масштабных единицах протяжения материи.

В соответствиисатомистическойконцепцией пространства

Демокритрешал вопросы оприродевремени идвижения. В

дальнейшем они былиразвиты Эпикуромвсистему. Эпикур

рассматривал свойства механического движения исходяиз

дискретного характера пространстваи времени. Например,

свойство изотахии заключается в том, чтовсеатомы движутся с

одинаковой скоростью. Наматематическом уровнесутьизотахии

состоит в том, что в процессе перемещенияатомы проходят один

"атом" пространства за один "атом" времени.

Таким образом, древнегреческие атомисты различали два типа

пространства ивремени.

Аристотель начинает анализ с общего вопроса о

существовании времени,затем трансформируетегов вопрос о

существовании делимоговремени.Дальнейший анализ времени

ведётся Аристотелем уже нафизическомуровне, гдеосновное

внимание он уделяет взаимосвязи времени и движения.Аристотель

показывает. что время немыслимо, не существует без движения, но

оно не есть и само движение.

Втакой модели времени реализована реляционная концепция.

Измерить время и выбрать единицы его измерения можно с помощью любогопериодическогодвижения, но, для того чтобы полученнаявеличина была универсальной, необходимо использовать движение с максимальной скоростью.Всовременной физикеэтоскорость света, в античной и средневековой философии - скорость движениянебесной сферы.

ПространстводляАристотеля выступает в качестве некоего

отношения предметовматериальногомира, онопонимается как

объективная категория, как свойство природных вещей.

МеханикаАристотеля функционировалалишьв его модели

мира. Она была построена на очевидных явлениях земного мира. Но

это лишь один из уровней космоса Аристотеля. Его

космологическая модель функционировала в конечном неоднородном пространстве, центр которого совпадал с центромЗемли. Космосбыл разделен наземной и небесныйуровни. Земнойсостоит из четырёх стихий -земли, воды, воздухаи огня; небесный-из эфирныхтел,пребывающих вбесконечномкруговом движении.

Этамодель просуществовала около двух тысячелетий.

Однаковсистеме Аристотелябылии другие положения,

которые оказались болеежизнеспособными и во многом определили развитиенаукивплоть донастоящеговремени. Речьидёт о логическом учении Аристотеля на основе которого былиразработаны первыенаучныетеории, вчастности геометрия Евклида.

Понятия пространстваивремени вводятсяНьютономна

начальномуровнеизложения, а затем получают своё физическое

содержание с помощью аксиом через законы движения. Однако онипредшествуют аксиомам, таккак служат условием для реализацииаксиом:законы движенияклассической механики справедливывинерциальных системахотсчёта,которые определяютсякаксистемы, движущиеся инерциальнопо отношению к абсолютному пространству и времени. УНьютона абсолютноепространство и время являются ареной движения физических объектов.

После того, как физики пришли квыводу о волновой природе

света возникло понятие эфира - средыв которойсвет

распространяется. Каждая частица эфира могла быть представлена

как источник вторичныхволн, и можно было объяснитьогромную

скорость света огромнойтвёрдостью и упругостьючастиц эфира.

Иными словами эфир был материализацией Ньютоновского

абсолютного пространства.Ноэто шловразрез с основными

положениями доктрины Ньютона о пространстве.

Революция в физике началась открытием Рёмера - выяснилось,

чтоскорость светаконечна и равнапримерно 300'000 км/с.В

1728 годуБрэдри открыл явление звёздной аберрации. На основе

этих открытийбыло установлено, что скорость света не зависит

от движения источника и/или приёмника.

О.Френельпоказал,что эфирможет частично увлекаться

движущимися телами, однако опыт А.Майкельсона(1881г.)

полностью этоопроверг. Такимобразом возникланеобъяснимая

несогласованность, оптическиеявлениявсёхужесводились к

механике. Ноокончательно механистическую картину мира

подорвало открытие Фарадея - Максвелла: свет оказался

разновидностью электромагнитных волн. Многочисленные

экспериментальные законынашли отражение в системеуравнений

Максвелла, которые описывают принципиально новые

закономерности. Ареной этих законовявляется всё пространство,

а не одни точки, в которыхнаходится вещество или заряды, как

это принимается для механических законов.

Так возникла электромагнитнаятеория материи.Физики

пришликвыводу осуществовании дискретных элементарных

объектов врамках электромагнитной картины мира (электронов).

Основные достижениявобласти исследования электрических и

оптических явлений связаныс электронной теорией Г.Лоренца.

Лоренц стоял на позицииклассической механики. Он нашёл выход,

который спасал абсолютноепространствои время классической

механики, а также объяснялрезультат опыта Майкельсона, правда

ему пришлось отказатьсяот преобразований координат Галилея и

ввести свои собственные, основанные нанеинвариантности

времени. t'=t-(vx/c¤), гдеv - скорость движениясистемы

относительно эфира, ах - координататойточки в движущейся

системе, в которой производитсяизмерение времени. Время t' он

назвал "локальным временем". На основе этой теории виден эффект

изменения размеров телL2/L1=1+(v¤/2c¤). СамЛоренцобъяснил

это опираясьнасвою электроннуютеорию:тела испытывают

сокращение вследствие сплющивания электронов.

ТерияЛоренцаисчерпала возможности классической физики.

Дальнейшее развитие физики было на пути ревизии фундаментальных концепций классической физики, отказа от принятия каких - либо выделенныхсистем отсчёта,отказаотабсолютного движения, ревизии концепции абсолютного пространства и времени. Это было сделано лишь в специальной теории относительности Эйнштейна.

2. ПРОСТРАНСТВО И ВРЕМЯ В ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ

АЛЬБЕРТА ЭЙНШТЕЙНА.

2.1. Специальная теория относительности.

В теорииотносительности Эйнштейнавопрос о свойствах и

структуре эфира трансформируется в вопрос о реальностисамого

эфира. Отрицательные результаты многих экспериментовпо

обнаружению эфиранашлиестественное объяснениевтеории

относительности - эфир не существует.Отрицание существования

эфираипринятие постулатаопостоянстве ипредельности

скорости света легли в основу теории относительности, которая

выступает как синтез механики и электродинамики.

Принципотносительностии принциппостоянства скорости

света позволилиЭйнштейнуперейти оттеории Максвелладля

покоящихся тел кнепротиворечивой электродинамикедвижущихсятел. Далее Эйнштейнрассматривает относительностьдлини промежутков времени,что приводитего квыводу отом, что понятие одновременности лишено смысла: " Двасобытия, одновременные при наблюдении из одной координатной системы, уже невоспринимаются как одновременныеприрассмотрении изсистемы, движущейся относительно данной ". Возникает необходимость развить теорию преобразования координат и времени от покоящейся системыксистеме, равномернои прямолинейнодвижущейся относительнопервой. Эйнштейн пришел к формулировке

преобразований Лоренца:

x-vt t-vx/c¤

x'=---------, y'=y, z'=z, t'=----------,

_1-v¤/c¤ _1-v¤/c¤

где x, y, z, t - координаты в одной системе, x', y', z', t' - в

другой.

Изэтих преобразованийвытекаетотрицание неизменности

протяжённости идлительности,величина которыхзависитот

движения системы отсчёта:

________ dt0

l=l0_1-v¤/c¤,dt=----------

_ 1-v¤/c¤

Вспециальной теории относительности функционирует новый закон сложения скоростей, из которого вытекает невозможность превышения скорости света.

Кореннымотличиемспециальной теории относительности от

предшествующех теорий являетсяпризнаниепространства и

времени вкачестве внутренних элементовдвижения материи,

структура которых зависитот природы самого движения, является

его функцией.Вподходе ЭйнштейнапреобразованияЛоренца

оказываются связаннымисновыми свойствамипространства и

времени: с относительностьюдлиныи временного промежутка, с

равноправностью пространстваивремени, синвариантностью

пространственно - временного интервала.

Важный вклад в понятие "равноправность" внёс Г.Минковский.

Он показалорганическую взаимосвязьпространства ивремени,

которые оказались компонентами единого четырёхмерного

континуума. Разделение на пространство и время не имеет смысла.

Пространство и время в специальной теории относительности

трактуется с точки зрения реляционной концепции. Однако было бы

ошибочным представлятьпространственно- временную структуру

новой теории как проявление одной лишь концепции

относительности.

3. ПРОСТРАНСТВО И ВРЕМЯ В ФИЗИКЕ МИКРОМИРА.

3.1. Пространственно-временные представления

квантовой механики.

СозданиеЭйнштейном специальной теории относительности не

исчерпывает возможности взаимодействия механики и

электродинамики. В связи с объяснением теплового излучения было

выявлено противоречиекакв истолкованииэкспериментальных

данных, так и в теоретической согласованности этих выводов. Это

повлекло за собой рождениеквантовой механики.Онаположила

начало неклассической физике, открыла дорогукпознанию

микрокосмоса, к овладению внутриатомной энергией,кпониманию

процессов в недрах звёзд и "начале" Вселенной.

Вконце XIXвека физики начали исследовать, как

распределяется излучение по всему спектру частот. В тотпериод

физики задалисьтакжецелью выяснитьприродувзаимосвязи

энергии излучения и температурытела. М. Планк пытался решить

эту проблему с помощью методов классической электродинамики, но это не привело к успеху. Попыткарешить проблемуспозиции

термодинамики столкнуласьсрассогласованностью теории и

эксперимента. Планкполучилформулу плотностиизлученияс

помощью интерполяции:

------v

р = ------------- , где

exp(--) - 1

v- частотаизлучения,Т -температура,k- постоянная

Больцмана.

ПолученнаяПланкомформула былаоченьсодержательной,

крометого, онавключаларанее неизвестную постояннуюh,

которую Планк назвал элементарным квантом действия.

Справедливость формулы Планка достигалась оченьстранным

для классическойфизикипредположением: процесс излученияи

поглощения энергии является дискретным.

Cработами Эйнштейна о фотонах в физикувошло

представление о карпускулярно -волновом дуализме.Реальная

природа светаможет быть представленакакдиалектическое

единство волны и частиц.

Однаковозник вопрос осущности и структуре атома.Было

предложено множество противоречащих друг другу моделей. Выходбыл найденН.Бором путёмсинтеза планетарной модели атома Резерфорда и квантовой гипотезы. Он предположил, что атом может иметьряд стационарныхсостоянийпри переходевкоторые поглащается или излучается квант энергии. Всамомже стационарномсостоянии атом не излучает. Однако теория Бора не объяснялаинтенсивностии поляризации излучения. Частичнос

этим удалосьсправиться спомощь принципа соответствия Бора.

Этот принцип сводитсяк тому,что при описаниилюбой

микроскопической теории необходимо пользоватьсятерминологией, применяемой в макромире.

Принцип соответствия сыграл важную роль в исследованиях де

Бройля. Он выяснил,чтоне только световыеволны обладают

дискретной структурой,нои элементарнымчастицамматерии

присущ волновойхарактер.На повесткудня всталапроблема

создания волновой механики квантовых объектов, котораяв1929

году быларешенаЭ. Шредингером,которыйвывел волновое

уравнение, носящее его имя.

Н. Бор вскрыл истинный смыслволнового уравнения

Шредингера. Он показал, что это уравнениеописывает амплитуду

вероятности нахождения частицы в данной области пространства.

Чуть раньше (1925г.) Гейзенбергом была разработана

квантовая механика. Формальные правила этой теории основаны на

соотношении неопределённостей Гейзенберга: чем больше

неопределённость пространственной координаты,тем меньше

неопределённость значения импульса частицы. Аналогичное

соотношение имеет место для времени и энергии частицы.

Таким образом,в квантовой механике была найдена

принципиальная границаприменимостиклассических физических

представлений к атомным явлениям и процессам.

В квантовой физикебылапоставлена важная проблема о

необходимости пересмотра пространственных представлений

лапласовского детерминизма классической физики.Ониоказались

лишь приближёнными понятиями и основывались на слишкомсильных идеализациях. Квантоваяфизикапотребовала болееадекватныхформ упорядоченности событий,в которых учитывалосьбы существование принципиальной неопределённостив состоянииобъекта,наличие черт целостностии индивидуальности вмикромире, чтои выражалосьв понятииуниверсального кванта действия h.

Квантовая механика была положена в основу бурно

развивающейся физикиэлементарныхчастиц, количество которых

достигает нескольких сотен, но донастоящего времениещёне

создана корректнаяобобщающая теория.В физикеэлементарных

частиц представления о пространстве и времени столкнулись с ещё

большими трудностями. Оказалось, что микромирявляется

многоуровневой системой, на каждом уровнекоторой господствуют

специфические видывзаимодействийи специфическиесвойства

пространственно -временныхотношений. Областьдоступных в

эксперименте микроскопическихинтервалов условноделитсяна

четыре уровня: 1) уровень молекулярно - атомныхявлений,2)

уровень релятивистскихквантовоэлектродинамическихпроцессов,

3) уровень элементарных частиц, 4)уровеньультрамалых

масштабов, где пространственно- временные отношения

оказываюстя несколько иными,чемв классической физике

макромира. В этой областипо-иному следуетпониматьприроду

пустоты - вакуум.

В квантовой электродинамикевакуумявляется сложной

системой виртуально рождающихсяипоглащающихся фотонов,

электронно - позитронных пари других частиц.На этом уровне

вакуум рассматриваюткакособый видматерии- как поле в

состоянии с минимально возможной энергией.Квантовая

электродинамика впервые наглядно показала, чтопространство и

время нельзя оторвать от материи, что так называемая"пустота"

- это одно из состояний материи.

Считается, что в вакууме, в любой точке пространства существуют «нерожденные» частицы и поля абсолютно всех возможных видов. Но их энергия недостаточно велика, чтобы они могли появиться в виде реальных частиц. Наличие бесконечного множества подобных скрытых частиц получило название нулевых колебаний вакуума. В частности, в вакууме во всех направлениях движутся фотоны всех возможных энергий и частот. Но так как эти частицы летят во всех направлениях, то их потоки взаимно уравновешивают друг друга, и мы ничего не ощущаем.

В тех случаях, когда однородность потока скрытых частиц нарушается, движется больше, чем в противоположном, нулевые колебания в вакууме начинают себя проявлять [4].

В физике микромира по одной из систематик на основе весьма общих теоретических соображений все элементарные частицы делятся на 3 класса: I класс включает в себя фотон - порцию электромагнитного излучения, II - электрон и нейтрино, III класс - андроны - самый многочисленный (их известно сейчас несколько сотен). К этому классу относятся, в частности, протон, нейтрон и мезон - частицы с массами промежуточными между массой электрона и массой протона. Значительная часть адронов - нестабильные частицы с очень коротким временем жизни. Особо коротко живущие частицы получили название резонансов [4].

Среди них имеются частицы, массы которых в несколько раз превосходят массу протона. И есть предположение, согласно которому «спектр масс» элементарных частиц вообще простирается до бесконечности. Если подобное предположение справедливо, то это значит, что при определенных условиях в ультрамалых пространственно-временных областях могут рождаться макроскопические и даже космические объекты.

Во всяком случае современная теория элементарных частиц такую возможность допускает.

Согласно одной из гипотез Вселенная, выйдя из исходного состояния, поначалу была вообще пустой, а все вещество и излучение возникли из вакуума.

Метагалактика образовалась в результате распада сверхтяжелого суперадрона с массой 10⁵⁶ г. Это и был тот «первоатом», тот сверхплотный сгусток материи, который дал начало наблюдаемой Вселенной. Его распад на более мелкие адроны привел к образованию протоскоплений галактик, а последующие распады на адроны с еще меньшими массами - к образованию галактик [4].

Микромир и мегакосмос - две стороныодного и того же процесса, который мы называем Вселенной. Физика микромира проникла в область явлений, которые характеризуются масштабами порядка 10^-15 см, астрофизика изучает объекты, для которых характерны расстояния вплоть до 10²⁸ см. Но какими бы гигантскими размерами ни обладала та или иная космическая система, она в конечном итоге состоит из элементарных частиц. В то же времямы сами, как и все окружающие нас объекты, являемся частью мегакосмоса.

Вработе"Относительность и проблема пространства"

Эйнштейн специально рассматриваетвопрос о спецификепонятия

пространства вобщей теории относительности. Согласно этой

теории пространство не существует отдельно,какнечто

противоположное "тому,чтозаполняет пространство"ичто

зависит откоординат. "Пустое пространство, т.е. пространство

без поля несуществует. Пространство-время существует не само

по себе, а только как структурное свойство поля".

Дляобщей теории относительностидо сихпор актуальной

является проблемапереходаот теоретическихкфизическим

наблюдаемым величинам.Теорияпредсказала иобъяснила три

общелелятивистских эффекта: былипредсказаныи вычислены

конкретные значения смещения перегелия Меркурия, было

педсказано и обнаружено отклонениесветовых лучей звёзд при их

прохождении вблизи Солнца, былпредсказан и обнаружен эффект

красного гравитационного смещения частоты спектральных линий.

Рассмотримдалеедва направления,вытекающихиз общей

теории относительности: геометризацию гравитации и

релятивистскую космологию,т.к. с нимисвязано дальнейшее

развитие пространственно-временных представленийсовременной

физики.

Геометризация гравитацииявилась первымшагом на пути

создания единой теории поля. Первую попытку геометризацииполя

предприняв Г.Вейль. Онаосуществленаза рамками римановской

геометрии. Однако данноенаправление не привело к успеху. Были

попытки ввести пространстваболее высокой размерности. чем

четырёхмерное пространственно-временное многообразие Римана:

Калуца предложилпятимерное, Клейн- шестимерное,Калицын -

бесконечное многообразие. Однако таким путём решить проблему не удавалось.

Напути пересмотра евклидовойтопологии пространства-

времени строитсясовременная единаятеория поля - квантовая

геометродинамика Дж.Уитлера. В этой теорииобобщение

представлений о пространстве достигает оченьвысокой степени и

вводится понятие суперпространства, как ареныдействия

геометродинамики. При такомподходе каждому взаимодействию

соответствует своя геометрия,и единство этих теорий

заключается всуществованииобщего принципа,по которому

порожнаются данныегеометрии и "расслаиваются" соответствующие пространства.

Поиски единых теорий поляпродолжаются. Что касается

квантовой геометродинамикиУитлера, топеред нейстоитещё

более грандиозная задача - постичьВселенную иэлементарные

частицы в их единстве и гармонии.

Доэйнштейновские представления о Вселенной можно

охарактеризовать следующимобразом:Вселенная бесконечнаи

однородна в пространствеи стационарна вовремени. Онибыли

заимствованы из механики Ньютона - это абсолютные пространство

и время, последнее по своему характеру Евклидово. Такаямодель

казалась оченьгармоничнойи единственной.Однакопервые

попытки приложения к этой модели физических законов и концепцийпривели к неестественным выводам.

Уже классическая космология требовала пересмотра некоторых

фундаментальных положений, чтобы преодолеть противоречия. Такихположенийв классической космологиичетыре: стационарность Вселенной,её однородность и изотропность, евклидовостьпространства. Однако в рамках классической космологии преодолеть противоречия не удалось.

Модель Вселенной,которая следовалаизобщей теории

относительности, связана с ревизией всехфундаментальных

положений классической космологии. Общая теория относительности

отождествила гравитацию с искривлением четырёхмерного

пространства - времени. Чтобы построить работающую относительно несложную модель, учёные вынужденыограничитьвсеобщий пересмотр фундаментальныхположенийклассической космологоии:общая теория относительности дополняется космологическимпостулатом однородности и изотропности Вселенной.

Строгое выполнение принципа изотропности Вселенной ведёт к

признанию её однородности.Наосновеэтого постулатав

релятивистскую космологию вводится понятие мирового

пространства и времени.Но это неабсолютные пространствои

время Ньютона,которые хотя тоже были однородными и

изотропными, но в силу евклидовостипространства имели нулевую

кривизну. Вприменениик неевклидовупространствуусловия

однородности иизотропностивлекут постоянствокривизны, и

здесь возможны три модификациитакого пространства: с нулевой,

отрицательной и положительной кривизной.

Возможностьдляпространства ивремени иметь различные

значения постояннойкривизныподняли вкосмологиивопрос

конечна Вселеннаяили бесконечна.В классическойкосмологии

подобного вопроса не возникало, т.к. евклидовость пространства

и времени однозначнообуславливала её бесконечность. Однако в

релятивистской космологии возможен и вариант конечной Вселенной - это соответствует пространству положительной кривизны.

ВселеннаяЭйнштейна представляет собой трёхмерную сферу -

замкнутое всебе неевклидово трёхмерноепространство. Оно

является конечным, хотя ибезграничным. ВселеннаяЭйнштейна

конечна впространстве,но бесконечнавовремени. Однако

стационарность вступала в противоречие собщейтеорией

относительности, Вселенная оказаласьнеустойчивой и стремилась

либо расшириться, либо сжаться. Чтобы устранить это

противоречие Эйнштейнввёлв уравнениятеорииновый член

с помощью которого во Вселенную вводилисьновые силы,

пропорциональные расстоянию,ихможно представить как силы

притяжения и отталкивания.

Дальнейшее развитиекосмологии оказалось связанным не со

статической модельюВселенной.Впервые нестационарная модель

была развита А. А. Фридманом. Метрические свойства пространства

оказались изменяющимисяво времени. Выяснилось, что Вселенная

расширяется. Подтверждение этого было обнаружено в 1929 году Э.

Хабблом, который наблюдалкрасное смещение спектра. Оказалось,

что скорость разбеганиягалактиквозрастает с расстоянием и

подчиняется закону Хаббла V = H*L, где Н - постоянная Хаббла, L

- расстояние. Этот процесс продолжается и в настоящее время.

В связис этимвстаютдве важныепроблемы:проблема

расширения пространства и проблеманачала времени. Существует

гипотеза, что такназывание "разбегание галактик" - наглядное

обозначение раскрытой космологией нестационарности

пространственной метрики. Таким образом, не галактики

разлетаются внеизменномпространстве, арасширяетсясамо

пространство.

4. ПРИРОДАВРЕМЕНИ.

Ознакомившисьс вышесказанным, можносказатьчто философы,азатем Эйнштейннерассматривали физическуюприродувремени игравитации,говоря онихкак освойствахматерии ипространства.Рассматривая чтобудетнаблюдать наблюдательнаходясьв покоеидвигаясь соскоростьюсвета (теория относительности).

Такчто же представляет собойвремя,попытаемся разобратьсянасобственном жизненномопыте иопытах академикаН.А. Козырева.( См. приложение ,, Чем живут звёзды,,).

Астроном Козыревпроводилследующее: онбралобычные рычажные весы и подвешивает к одному концу коромысла вращающийся по часовой стрелке гироскоп. На другом конце, как и полагается, чашка с гирьками. А затем, когда стрелка весов замирает на нуле, ученый прислоняет к основанию весов работающий электровибратор — обычный лабораторный прибор. Все рассчитано так, чтобы вибрация полностью поглощалась массивным ротором волчка. Стрелка не дрогнула. И тогда ученый снял гироскоп, раскрутил его в обратную сторону, против часовой стрелки, снова подвесил к коромыслу. И... стрелка сдвинулась вправо: гироскоп стал легче.

Вот как объясняет его Козырев:

— Гироскоп на весах с электровибратором — это система с причинно-следственной связью. Во втором случае направление вращения волчка совпало с истинным ходом времени и возникли дополнительные силы. Их можно измерить.

А раз можно измерить, значит, эти силы реально существуют. Но если так, то время — это не просто длительность от одного события до другого, измеряемая минутами или часами. Это физический фактор, обладающий свойствами, которые позволяют ему активно участвовать во всех природных процессах, обеспечивая причинно-следственную связь явлений. Но, между причиной и следствием обязательно остается какой-то, пусть даже ничтожный, промежуток — они не могут занимать одно и то же место. И в какой-то течке пространства происходит поворот — прошлое переходит в будущее, причина превращается в следствие. Но не мгновенно, а с конечной скоростью. Скорость эта — течение или ход времени. Козырев экспериментально установил, что ход времени определяется линейной скоростью поворота причины относительно следствия, которая равна 700 километрам в секунду со знаком «плюс» в левой системе координат. Нонетолько опытыс весами,гироскопом ивибраторомпроливают светнаприроду времени, ноиболее простыеопыты.Если раскачатьобычныйфизический маятникнамаксимальную амплитуду, азатемпроследить какамплитудабудит гаснуть,томы увидимчточастота качаниябудет возрастатьпри уменьшенииамплитудыколебаний (вязкость средытутни причём). То жесамое мынаблюдаеми призатухании колебанийв электрическомколебательномконтуре. Можетизменениечастоты приуменьшенииамплитуды повремениесть свойствосамоговремени?

Рассмотримпо порядку. Послебольшоговзрыва сотворившегонашувселенную образовалосьрасширяющеесяпространство, наполненноесредой,которая моглараспространятьударные волныплотности и электромагнитноговзаимодействия,которые породилвзрыв.При этомплотностьрасширяющегосяпространства (поля)постоянно падает. Следовательно,расширяясь, пространствоизменяетчастоту колебаний вплотностиво всёмдиапазонечастот, от болеевысокойк болеенизкой.При этомрасширяетсякаждая точкапространства.На оченьмалыхчастотах, которыеописываетмеханика, эторасширениене заметно; нонасверх высокихчастотах,близких кразмеруатомного ядра,изменениечастоты последующего периодаот предыдущегосоставляютзначительные величины. Этоможнопредставить ввидеграфика Рис. 1.

Колебания плотностипроисходятоколо среднегоположенияплотности пространства (нейтрон),но таккак каждаяточка пространства расширяется (падаетплотность) возникаетэффект отставания плотностирасширенияот состояния( нейтрона ), такпроисходит распаднейтронана протони электрон. ( атомводорода ) Протонпосравнению снейтрономкак бы чуть -чутьнаходитсяв прошлом( имеетболее высокуючастотуколебаний от среднейплотности) , азначить меньшиегеометрическиеразмеры имассупо сравнениюснейтроном. Приэтомпериод вращенияэлектронавокруг своейорбитыбудет равнятьсяразностичастот, отчастотыпротона отнимаетсячастотанейтрона. (Поэтому габаритныеразмеры электроннойорбитыбудут растинепропорциональностепени расширенияпространства.)( Рис 2).

Электрон будетвращатьсяпо своейорбитепо часовойстрелке, приэтом эллипсвращения (при 90 градусах )электронабудет вращатьсятожепо часовойстрелке (Леваясистема координат).

Рис 3.

При120 градусахотставанияпротона нейтрона, орбитаэлектрона будетвыглядетькругообразно.

Под действиемвремени протон будетпостоянностремиться (этовидноиз графика1)превратиться внейтронпостоянно уменьшаяуголмежду ними,тоесть электронпостояннобудет стремиться перейтина болеевысокуюорбиту. Отэтогокак утверждалКозыревпостоянная подкачкаэнергиейзвёзд, нарядусядерной иэнергиейгравитационногосжатия.

Итак, мывыяснили,с постояннымуменьшениемплотности пространствавкаждой еготочке,происходит разрастаниепротонаи нейтрона , авеличина электроннойорбиты (какразности частот)остаётсянеизменной вразмере.Физические свойстваматериизависят отсвойстваэлектронных орбит, значитгеометрическиеразмеры окружающегонасмира остаютсянеизменны отпадения плотности пространства.Но намалыхмежатомных расстоянияхвозникаетсила слипаниямеждуатомами за счётрасширениякаждой точки пространства (ядра), наряду ссилойгравитационногопритяжения.

Из вышесказанногоследует,чтоВремядля насэтоамплитудно-частотная(угловая ) величинахарактеризующаяугол поворотапричиныотносительно следствиявлевой системекоординатзависящая отскоростипадения плотности (частоты)пространства.Другими словамиможносказать, чтоматерияесть микроне стабильностьвремени (уменьшающейсяплотности пространства).

5.ПРИРОДА ГРАВИТАЦИИ.

При постоянном (уменьшении частоты),,разрастании ,,нейтрона и протонас понижениемплотности пространстванаблюдаетсяувеличение площадиодногополу периодапосравнению с двумяполупериодамивдвараза большейчастоты. Поэтому приуменьшениичастоты протонаинейтрона напримерв2 разаразрастаниенейтрона составит. Рис. 4.

Атак какврасширяющимся протоне илинейтронеего плотность( количество расширяющейся плотности ) растётзасчёт разрастанияего,, объёма ,, ,этотприток недостающейплотности приходитизвне вкаждуюточку массыматерии (протон , нейтрон ),а значить,, Эфирныйветер,, этодвижениеплотности пространстваилигравитация. Ветерплотностистремится вкаждоеядро материиискорость егозависит от количествапротонов и нейтроновили массывещества.Каждый протонилинейтрон этостоячаяволна пространства, азначитьи гравитациябудетослабевать сквадратом расстояния как обычноеполе.Гравитация обладаетнаправлением, скоростью векторомнаправленным вцентр массы изокружающего пространства и распространяетсясо скоростью волн плотности (скорость света ).Течениеплотности вакуумаилигравитация будетиметьвекторный характеризависеть отчислапротонов и

нейтронов (массы)и квадратарасстояниямежду массами.

Гравитация имеетнаправление, силу (скорость)и ,, частотуприхода плотности со всех сторон в этонаправление,, котораяравна частотенейтронав этомвремени. В свою очередь инерциальная масса, это сила действующаянапротон или нейтрон определяющееся количеством импульсаплотности пространстваприходящихв атомное ядрос определённогонаправления, в спинрасширяющегосянейтрона илипротона и как и гравитационная массаимеет квантовыйхарактер.По этомугравитационная и инерциальнаямасса практически равны. И квант гравитации по размеру равен, разности размеров спинов ( разрастания протона или нейтрона ) за один оборот во кругсвоей осиичисленно онравен10^-33 см.

6.СТРОЕНИЕ АТОМА.

Итак иззаразности частотмеждупротоном инейтроном( нейтральной плотностьюпространствав данныймомент ) f (p) – f (n ) = f (электронной орбиты)получаетсячастота обращенияэлектронавокруг своейорбиты. Поэтомуэлектрон материальная точкаобразуемая пересечениемфронтовэтих частотиона имеетмассуи спин. ( вращениевокруг собственнойосиэлектрона) Каквосцилографе, когда подаютсяодинаковыечастоты навходXиY. ( фигурыЛиссажу)

Габаритныеразмерыорбиты электронасядром атомасопоставимы с просянымзёрнышкоми орбитойэлектроназанимающей размерыспортзала. Существуют иразличныеэнергитическиесостояния атома. Принаибольшемотставании протона=120 градусам См рис. 1орбитаэлектрона будетзаниматьнижний энергитический уровеньирасстояние отядрабудет минимальным,формаорбиты будеткруговой.Но спереходоматома наболеевысокий энергитический уровеньf (p) 120 > f(p) 90 > f(p) 45 происходит f (p)- f(n)= f(e) увеличение орбитыэлектрона,так как частотаеговращения поорбитестановится меньшеиорбита приобретаетформуэллипса.

Рис. 5

Далеепри углеотставанияменьше 45 градусов электроннаяорбита болееувеличиваетсяи вытянутостьэллипсавозрастает поканепроисходит временнаяпотеря электронапри электрическомтоке. Частотаквантасвета излучаемогоатомомв своюочередьравна разностичастотыминимальной имаксимальнойорбиты электрона.

Приобразовании более тяжёлыхатомовнапример гелия,вводитсяещё однаплоскостьпространства котораяповёрнутаотносительно ,, основной,,наугол 90градусовпо одной изкоординатплоскости, при этомсредняя плотностьпространства одинаковадляэтих плоскостей.Аугол сдвигаприодинаковой частотеплотностипространства даётсдвигпо расстояниюмеждунейтронами. Рис. 6.

Значить впростейшемслучае с гелиемнакаждой из двухплоскостей будетпо одномупротону и нейтронуи орбитыэлектроновгелия расположеныподуглом 90 градусов.

Рис. 7

Сложнее делообстоитс многопротоннымиатомами ,но уатомав двух плоскостнойсистемекоординат имеется8степеней свободыэлектрона ( через 90 накаждой плоскости) , напоследнемэлектронном уровне.Чтосоответствует валентностивпериодической системеМенделеева.Рис. 8.

Мывыяснили что протоныинейтроны этостоячиеволны плотностипространства, аэлектронные облака эточастоты образуемыерядомФурье, (разностямичастот) иззаэтого ониимеютразные физическиесвойства. От свойства электронныхорбит зависятфизическиесвойства окружающегонасмира, материи.( точто мывидим,слышим, ощущаем) Объясненияхимических иэлектромагнитныхсвойств материивполе оставимдлядругой работы. Конечно,остаются вопросы? Почему ядра атомовненаходятся ближечемэлектронные облакадвухатомов? Хотя этонаблюдаетсяв недрахнейтронныхзвёзд. Нодляменя официальная модельстроения атомавызываеткуда болеебольшееколичество вопросов.

7.ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Вначальный кратковременныйпериодпосле большоговзрываплотность пространства награницерезко нарастала,азначить былипредпосылкиобразования большогоколичества антивещества,но затемсжатиепородило расширение, поэтомумыживём в мире,гдепреобладает вещество.Поддействием времени плотностьпространства падает, азначити скоростьраспространения волн впространстведолжна снижаться (уменьшение скоростисвета) чтонаходит подтверждениеэкспериментально (интернет). Такжеможно попытатьсяобъяснитькрасное Доплеровскоесмещение, котороеякобывозникает отразбеганиясверх дальнихгалактикичемдальше галактикатемэтот эффектнаблюдаетсясильнее вовсехнаправлениях. Это можнообъяснитьследующим образом.Светкак бегущиеколебанияболее низкойчастоты( чем колебанияпротонови нейтронов ) тожепретерпевает уменьшениечастотыза счётуменьшенияплотности пространствапроходячерез расстояние,азначит будетнаблюдатьсятакой эффект.Болеевысокая частотакотораявышла раньшебудетстремиться статьболеебыстрее нижепочастоте чемболее,, низкочастотный,,спектр тогожеатома черезопределённыйпромежуток пространства ивремени. Изэтогоследует чтоподдействием большогорасстоянияи временив1000000-ны световыхлетбудет наблюдатьсякрасноесмещение спектроватомови безбольшойскорости разбеганиягалактик.Тем болеечтоскорость распространенияболеенизкочастотныхколебаний меньшечемболее высокихпочастоте. ( Рентгеновское излучениечёрных дыр)А значити гравитационное поле как более высокая частотабудет распространяться значительнобыстрее скоростисвета. Так как материяестьмикро нестабильностьвремени , можносказать,что вразныхточках пространстваможетнаходится пространство сразной плотностью,азначит времявразных инерциальныхсистемахможет отличатьсянанекоторое количество( секунд, часов) мервремени. Хотя длянаблюдателя находящегосяв своейинерциально- временнойсистемеон будетнаблюдатьчто будетпроисходитьв другойинерциальновременной системессинхронной временнойрамкойсвоей временнойсистемы, плюс запаздываниенаскорость света. Поэтому есличеловечествонаучится управлятьплотностьюпространства томожнобудет информационнозаглянутьв прошлое илибудущееиз какойтоточки пространства. Носителемвремени игравитации( ветраплотности вакуума )являетсяупругая частица плотностипространства, кудаболееменьшая чемразмерыэлектрона тем болеенейтрона,и каконасебя ведётвовремени ( вполе ) пока остаётся загадкой ?

P. S.Впервые докладнаэту темубылпроизнесён 15.06.1991 г.встенах ТТЖДТ.

8. ПРИЛОЖЕНИЕ.

ЧЕМ ЖИВУТ ЗВЕЗДЫ?

Про опыты Козырева нельзя слушать. Их нужно видеть собственными глазами. Да и то не каждый из видевших верит. В Институте проблем механики АН СССР скрупулезно воспроизвели все опыты Козырева, получили те же самые результаты и... не поверили. Успокоили себя тем, что в будущем наука, несомненно, даст этим результатам рациональное объяснение. А свои «безумные» идеи Козырев пусть оставит себе.

Козырев отчасти сам «виноват» в таком к себе отношении: не заботится о собственном реноме. Достаточно вспомнить Луну... Издавна она считалась мертвым телом, закончившим свою жизненную эволюцию. И вдруг Козырев заявляет: па Луне возможна вулканическая деятельность. Ох и досталось же ему — даже самые благожелательные коллеги укоряли его за «безответственное» заявление. А он ночь за ночью смотрел в телескоп. И высмотрел-таки: в 1958 году обнаружил вулканическое извержение в кратере Альфонс и получил его спектрограмму. Это было до того неслыханно, что только в декабре 1969 года Госкомизобретений выдал ему диплом об открытии лунного вулканизма. А еще через год Международная академия астронавтики наградила его именной золотой медалью с бриллиантовым изображением созвездия Большой Медведицы.

Но то, что сейчас показывает Козырев, «перешибает» даже Луну. Он берет, например.-обычные рычажные весы и подвешивает к одному концу коромысла вращающийся по часовой стрелке гироскоп. На другом конце, как и полагается, чашка с гирьками. А затем, когда стрелка весов замирает на нуле, ученый прислоняет к основанию весов работающий электровибратор — обычный лабораторный прибор. Все рассчитано так, чтобы вибрация полностью поглощалась массивным ротором волчка.

Как должна отреагировать на постороннее воздействие — вибрацию — уравновешенная система? Весы могли не шелохнуться, и физики дали бы этому вполне рациональное объяснение. Весы могли выйти из равновесия, и тогда физики нашли бы этому явлению другое объяснение?, ничуть не менее рациональное. А что же произошло?

Стрелка не дрогнула. И тогда ученый снял гироскоп, раскрутил его в обратную сторону, против часовой стрелки, снова подвесил к коромыслу. И... стрелка сдвинулась вправо: гироскоп стал легче. Ни одним из известных физических явлений объяснить этот феномен невозможно.

Вот как объясняет его Козырев:

Мы живем в жестко детерминированном времени — движемся от прошлого к будущему. У нас причины всегда порождают следствия (в микромире бывает наоборот, но там и время может течь в другую сторону). Но- между причиной и следствием обязательно остается какой-то, пусть даже ничтожный, промежуток — они не могут занимать одно и то же место. И в какой-то течке пространства происходит поворот — прошлое переходит в будущее, причина превращается в следствие. Но не мгновенно, а с конечной скоростью. Скорость эта — течение или ход времени. Козырев экспериментально установил, что ход времени определяется линейной скоростью поворота причины относительно следствия, которая равна 700 километрам в секунду со знаком «плюс» в левой системе координат.

Это имеет огромнейшее значение для познания мира. Со времен древних мыслителей ученые пытаются дать объективное определение правого и левого в нашем мире. Есть глубокий смысл в том, что мир распадается с зеркальной симметрией па правую и левую стороны. Еще Гаусс говорил о необходимости материального моста для согласования понятий правого и левого. Этот мост — ход времени. И теперь Козырев дает четкое определение: «Левой системой координат называется та система, в которой ход времени положите;, -, а правой — в которой он отрицателен». А это значит, что, логически рассуждая, мы можем представить мир с противоположным ходом времени. Иными словами, мир из антиматерии...

Все это очень сложно для восприятия, И не только потому, что здесь невозможно подобрать аналогии из обыденной действительности.

Главное препятствие на пути к познанию — инерция нашего мышления.

А Козырев не дает опомниться, демонстрирует следующий эксперимент. Берет термос с горячей водой и ставит его около весов с гироскопом. Ничего ке происходит. Но вот ученый добавляет в термос холодную воду. И стрелка весов показывает, что волчок, вращающийся по ходу времени, при собственном весе в 90 граммов стад легче на 4 миллиграмма — крохотная, по вполне «осязаемая» величина.

— При добавлении в термос холодной воды равновесие в системе нарушилось, — объясняет Козырев. — И покуда система не придет в равновесие, покуда в термосе не установится одинаковая по всему объему температура, система выделяет, или, лучше сказать, уплотняет, для себя время, которое и оказывает «дополнительное» воздействие на гироскоп.

Вот это и есть основное кредо Козырева. Он утверждает: время является необходимой составной частью всех процессов во вселенной, а следовательно, и на нашей планете. Причем активной составной частью — главной «движущей силой» всего происходящего. Ибо все процессы в природе идут либо с поглощением, либо с выделением времени. Другого объяснения он просто не может предложить. Тем более оно подтверждается и другими фактами.

Факты эти таковы. Если время воздействует на систему с причинно-следственной связью, то должны меняться и другие физические свойства вещества, а не только вес.;Так оно и оказалось. Тончайшие эксперименты подтвердили: вблизи термоса, где смешивается горячая и холодная вода, изменяется частота колебаний кварцевых пластинок, уменьшается электропроводность и объем ряда веществ.

И ученый делает вывод: выделение времени происходит только при «неорганизованных» процессах, где система не пришла еще в равновесие. «А можно ли найти где-либо более «неорганизованное», чем звезды, где бурлят гигантские массы вещества?» — рассуждал Козырев. Значит, звезды должны выделять колоссальное количество времени, которое можно выявить, направив через телескоп и специальную систему зеркал на весы с гироскопом. Ведь время как физический фактор должно подчиняться основным физическим законам — отражения, преломления, поглощения.

И вот телескоп направляется на ближайшую яркую звезду. Объектив его плотно закрыт черной бумагой либо тонкой жестью, чтобы исключить влияние световых лучей. А гироскоп... меняет вес. Тонкая жесть заменяется более толстой, затем очень толстой металлической крышкой. И чем толще преграда, тем меньше отклоняется стрелка весов. Это легко объяснимо: если время — физический фактор, то его можно экранировать, менять его интенсивность.

Но нужен был решительный эксперимент для скептиков. Известно, что мы видим звезды не там, где они находятся в настоящее время, а где находились миллионы или миллиарды лет назад — именно столько времени требуется свету, чтобы дойти до нас. А вот с самим временем происходит иначе. Поскольку время не распространяется по вселенной как свет, а присутствует в ней постоянно, то его взаимодействие с процессами и материальными телами происходит мгновенно. Проще говоря, используя свойство времени, можно получать информацию мгновенно из любой точки вселенной или передавать ее в любую точку. И если вычислить, где в данный момент находится звезда, и навести на этот «чистый» участок неба телескоп, то с изменением веса гироскопа гипотеза будет доказана. И что же? Именно так было определено истинное местонахождение звезды Процион, подтвержденное затем расчетами,

Козырев не зря обратился к звездам. Именно они цель его экспериментов. Вопрос, который вот уже более столетия волнует ученых, — за счет чего горят звезды? — имеет отнюдь не умозрительное значение. Все предлагаемые до сих пор и отпадающие по мере развития науки решения — звезды горят за счет сжатия огромных сгустков газа, за счет радиоактивности, за счет атомной энергии и, наконец, за счет термоядерной реакции — объективно пессимистичны: ведь если запасы энергии находятся внутри ввезд, то со временем они истощатся и вселенную ожидает смерть...

— Не будет смерти, — утверждает Козырев. — В звездах вообще нет никакого источника энергии. Они просто живут, излучая тепло и свет не за счет своих запасов, а за счет прихода энергии извне. Энергия эта — время. А оно вечно.

Отсюда и гипотеза Козырева о «черных дырах». Так ученые называют коллапсар — сверхплотную звезду с огромным полем тяготения. Все, что приближается к коллапсару, исчезает без следа. Даже свет не может преодолеть притяжений огромной массы, «проваливающейся» сама в себя, так что увидеть, как выглядит коллапсар, невозможно. Его обнаруживают по мощному рентгеновскому излучению.

Одни ученые считают, что коллапсары — это своеобразные мусоропроводы вселенной, куда сбрасывается отработанная материя. А раз так, то в конце концов все вещество будет поглощено «черными дырами» и мир перестанет существовать.

Другие, оптимисты, дают обнадеживающие прогнозы: рано или поздно поглощение вещества «черными дырами» прекратится и начнется обратный процесс — вещество хлынет наружу. Иными словами, «черные дыры» превратятся в «белые»...

— Нет, коллапсар вовсе не бездна, где все пропадает безвозвратно, — говорит Козырев. — Вселенная устроена сложнее, чем мы думаем. И она заранее запрограммировала себе вечную жизнь. Вот и «черные дыры» — своеобразный регулятор, механизм, с помощью которого время передает энергию в пространство, а энергия через время возвращает материю в общий круговорот. Так происходит постоянное обновление вселенной.

Но если выделение времени происходит только при «неорганизованных», неустоявшихся, «живых» состояниях материи, то не значит ли это, что само время несетв себе организующее начало? А так как жизнь — это свойство организованной материи, то не участвует ли время в создании и поддержании жизни во вселенной? Не является ли именно оно той субстанцией, «вдохнувшей» жизнь в неорганизованную материю, которую раньше называли творцом и для которой у современных ученых вообще нет названия?

На эти вопросы пока нет ответа. Но ценно уже то, что доктор физико-математических наук, профессор . Пулковской обсерваторииНиколайАлександрович Козырев доставил их на повестку дня. А значит, ответ в конце концов обязательно будет.

9.ИСПОЛЬЗУЕМАЯЛИТЕРАТУРА.

1. звёздныхострововМосква 1982г.

2. Энциклопедический словарьюного физика1984г.

3.Элементарныйучебник физики.ВШМосква 1970г.

4. Дистанционныелекциипо физикеФТИим. А.Ф. Иоффе.

( интернет)

5.Рефератпо философииБабаянаА.В. ,,Пространство ивремя

Вфизике,, ( интернет)

6. Р.Фейнман, Характер физических законов

7. Б.Рассел, История западной философии

8. Аристотель, Собрание сочинений

9. Блохинцев, Пространство-время и элементарные частицы

10. Р.Пенроуз, Структура пространства-времени

11. Э.Мах, Механика

12. Э.Мах, Познание и заблуждение

13. И.Ньютон, Математические начала натуральной философии

14. Б.Риман, О гипотезах, лежащих в основаниях геометрии

15. А.Эйнштейн, М.Гроссман, Проект обобщенной теории относительности и теории тяготения

16. Т.Калуца, К проблеме единства физики

17. В.Клиффорд, О пространственной теории материи

18. М.Льоцци, История физики