Текст:Николай Кириленко:Концепция пространства и времени

Пространство – место, в котором определяется положение физических тел, происходит их движение.

Время – форма протекания физических процессов, условие возможности изменения.

Введение[править | править код]

Пространство и время – основные формы существования материи, они неотделимы от материи. В этом проявляется их универсальность и всеобщность. Материя, движение, пространство и время неотделимы друг от друга; движение является сущностью пространства и времени.

Основные свойства пространства, времени[править | править код]

Опыт говорит о том, что физическое пространство трёхмерно, однородно и изотропно, а время – одномерно и однородно.

Одномерность времени проявляется в том, что для указания момента наступления какого-либо события или длительности какого-либо процесса достаточно одного числа. Однородность времени проявляется в неизменности физических законов, опыт, поставленный в одинаковых физических условиях в разные моменты времени, даёт одинаковые результаты.

Трёхмерность физического пространства проявляется в том, что для указания места, где происходит какое-либо событие, достаточно трёх чисел – трёх пространственных координат. Однородность физического пространства проявляется в независимости физических законов от положения: одни и те же законы действуют во всех уголках Вселенной. Опыт, поставленный в одинаковых физических условиях в разных местах, даёт одинаковые результаты. Изотропность физического пространства проявляется в независимости физических законов от ориентации физической системы в пространстве.

Для описания явлений природы вводится физическое понятие –событие, которое характеризуется указанием четырёх чисел: трёх пространственных и одной временной координат. Любой физический процесс или явление можно рассматривать как некую последовательность или совокупность отдельных событий.

Однородность времени, однородность и изотропность пространства отражают определённую симметрию физического мира. Однородность пространства связана с симметрией по отношению к преобразованию сдвига, т.е. параллельному переносу. Изотропность пространства связана с симметрией по отношению к поворотам. Однородность времени связана с симметрией по отношению к сдвигу во времени. Существует также симметрия по отношению к отражению во времени, с ней связана обратимость физических явлений.

Соображения симметрии играют большую роль при объяснении свойств физического мира. В 1918 году немецкой учёной Эмми Нётер удалось доказать фундаментальную теорему физики, которую в упрощённом виде можно сформулировать так: «Каждому свойству симметрии пространства и времени соответствует свой закон сохранения». В частности, как следует из теоремы Нётер, однородности времени должен соответствовать закон сохранения энергии, однородности пространства – соответствовать закон сохранения импульса, а изотропии пространства соответствует закон сохранения момента импульса.

Следует отметить, что впервые на связь законов сохранения со свойствами симметрии пространства и времени указал ещё Гамель в 1904 году, но его работа в то время осталась практически неизвестной.

В основе классической физики лежит абсолютность пространства и времени (неизменность в любых системах отсчета). Эйнштейн в специальной теории относительности вводит понятие относительности пространства и времени (зависимости характера времени и пространства от скорости движения систем и тел).

Современная физика считает, что пространство трёхмерно, четвёртым измерением является время. Эти четыре измерения образуют так называемый четырёхмерный континуум, единую систему – «пространство – время».

По современным представлениям внутреннее время человека – характеристика интенсивности (плотности, информационной насыщенности) протекания процессов при взаимодействии его с физическим вакуумом (см. Фундаментальность и здоровье).

Многомерность пространства-времени[править | править код]

Исследователям приходится сталкиваться с явлениями, которые не удаётся объяснить с позиций общепринятой концепции четырёхмерного континуума «пространство – время».

Одним из возможных путей коренного пересмотра мировоззренческих позиций является признание того, что хорошо известный четырёхмерный континуум «пространство – время» не исчерпывает всего многообразия отражения и форм существования материи, а является только частным отображением более общего случая.

Идея многомерности пространства получила своё воплощение ещё в конце XVIII и начале XIX веков в работах Мебиуса, Якоби, Кели, Плюккера и других. В наиболее обобщенном виде многомерная геометрия нашла отражение в работах немецкого математика Римана (1854 г.), а также в геометрии постоянной кривизны русского ученого Лобачевского. Наконец, в 1908 году немецкий математик – Миньковский применил её в специальной теории относительности.

Широкое распространение гипотеза о многомерности пространства получила в 20-х годах ХХ столетия. К этому времени относятся многие философские работы К.Э. Циолковского, в которых он излагал свою концепцию многомерности пространства. Учёными допускается также возможность существования и нескольких временных координат.

Сторонники взглядов, прямо противоположных концепций идеальности времени (физик А.И. Вейник, астроном Н.А. Козырев), утверждают, что время не просто форма проявления каких-то явлений, а самостоятельный процесс, имеющий определённые энергетические характеристики, некая субстанция, способная совершать определённую физическую работу.

Высказываются научные идеи о возможности перемещения во времени (как в будущее, так и в прошлое). С 1989 года в научных изданиях появляются статьи о «бросках через время» с помощью «кротовых нор пространства», «червоточин», чёрных дыр, соединяющих различные точки трёхмерного мира по более короткому пути в четвёртом измерении. Впервые идею существования во Вселенной каких-то мостов высказали ещё в 1916 году. В конце 50-х годов XX века Д. Уилеру принадлежит более современное название теории – «червячные ходы». В качестве авторов «дырочных» теорий нужно отметить учёных: астрофизика К. Торна, У. Юртсевера (Калифорнийский технологический институт), М. Морриса (Университет в г. Висконсин), В.С. Барашенкова (г. Дубна), И.Д. Новикова и В.П. Фролова (Московский институт космических исследований).

Вклад в науку о времени внесли учёные: А. Сахаров, Ю. Фомин, И. Пригожин, Н. Козырев, А. Вейник, А. Охатрин. В.И. Вернадский высказал гипотезу о неоднородности и неравномерности биологического времени. В науке обсуждаются гипотезы об одновременности времени для сознания (прошлого, настоящего и будущего).

Концепция многомерности пространства-времени[править | править код]

Поиск решений многих выявившихся физических несоответствий был начат ещё в середине XIX века и получает дальнейшее развитие в концепции многомерности пространства к времени.

Сущность концепции многомерности.

Точка не имеет измерений – это нульмерная система. Если её перемещать, то образуется линия – одномерная система, имеющая только одно измерение – длину. При перемещении линии образуется плоскость – двухмерная система, при перемещении плоскости – объём, трёхмерная система.

Если точку рассматривать как разрез линии, линию – как разрез плоскости, поверхность – как разрез тела, то по аналогии с этим трёхмерное тело можно рассматривать как разрез тела четырёх измерений, а трёхмерное пространство – как разрез четырёхмерного. Это приводит к мысли, что трёхмерные тела могут быть разрезами частей одного четырёхмерного тела.

Взаимосвязи между различными (по мерности) системами могут быть сформулированы в виде постулатов.

Постулат 1. Любая система высшего измерения может содержать бесчисленное множество независимо существующих систем низшего измерения; на плоскости можно разместить сколько угодно линий, в объёме сколько угодно плоскостей и т.д.

Постулат 2. Всякое понятие о расстояниях справедливо только в определённой системе измерения; при переходе к высшей системе измерения расстояние между двумя любыми точками может быть сведено к нулю или бесконечно малой величине.

Постулат 3. Искривление пространства в высшем измерении не обнаруживается в низшем; это значит, что линию (одномерная система) можно искривить только в плоскости (двумерная система), а плоскость только в объеме и т.д.

Постулат 4. Физические тела могут проявляться в разных системах измерения, причём, чем ниже система, тем более упрощённо воспроизводится оригинал, сложные объекты проявляются в низшем измерении в виде следа, проекции или сечения.

Постулат 5. Чем выше мерность системы, тем большей информационной ёмкостью она обладает, хотя бы потому, что она включает в себя множество низших систем.

Постулат 6. Система низшего измерения любого порядка в высших измерениях может свёртываться в точку без нарушения её целостности, при этом все точки низшей системы, сохраняя своё расположение, оказываются совмещёнными.

Приведённые постулаты сформулированы на основании трёх известных измерений. Если гипотеза о многомерности справедлива, то эти постулаты могут позволить выявить проявление высших измерений в трёхмерном мире.

Элементы теории многомерности уже учитываются современными физиками. Однако препятствием к реализации этой концепции является спор на тему – сколько же реально существует измерений? Одни из них утверждают, что шесть, а другие – одиннадцать. Высказываются и другие предположения. Но сущность, видимо, заключается не в количестве измерений, а в самом понятии мерности.

Мерность – это не отражение объективной реальности, а только форма восприятия объективной реальности живым субъектом, осознания определённого объёма информации его возможностями и способностями. Многомерность мироздания есть результат многомерности сознания, многомерность сознания приводит человека к системному восприятию многомерности мироздания. Многомерные измерения – это разные грани того, что человек воспринимает как реальность. Посредством сознания человек может войти в состояние, где открыто все возможное (нелокальность пространства, Целое, единство с Космосом, нравственно-духовное здоровье). Цель эволюции сознания – состояние личности, направленное на познание мира целиком.

Проявления многомерности[править | править код]

В качестве примера можно привести парадокс Эйнштейна – Подольского – Розена, иллюстрируемый опытом By. Это явление находит объяснение с позиции многомерности, так как в этом случае связь между фотонами может существовать на уровне высших измерений. По всей вероятности, таким образом, могут быть объяснены явления, известные в физике под общим названием – дальнодействие.

Все попытки объяснить природу полей в рамках четырёхмерного континуума не увенчались успехом. Можно предположить, что все полевые явления связаны с проявлением высших (выше третьего пространственного) измерений. Первые шаги в рассмотрении этого аспекта в теории поля были сделаны физиком из Кенигсбергского университета Т. Калуци. Он попытался объединить гравитационные, электромагнитные, сильные и слабые взаимодействия в единой теории, используя для этого четвёртое пространственное измерение. Позже работы Калуци получили развитие в работах шведского физика О. Клейна, он высказал предположение, что в четвёртом измерении пространство имеет микроскопически малый радиус. Подобная идея высказывалась ещё в начале века русским исследователем П.Д. Успенским. В настоящее время гипотеза о многомерной природе полей завоёвывает всё более широкий круг сторонников.